1675 - Ressort spiral & balancier

Le ressort spiralé a été inventé dès l'Antiquité, probablement par hasard après trempage d'un fil de fer ou de bronze enroulé en spirale ou double spirale inversée. Son utilisation comme organe régulateur de montre date du XVIIème siècle. Trois hommes, dont deux scientifiques de renom, se disputent la première application: l'abbé de Hauteville, Christiaan Huygens et Robert Hooke.

Huygens est un mathématicien et astronome hollandais. Il est avant tout connu pour ses travaux en astronomie ainsi que sur la théorie ondulatoire de la lumière. Il explique la propagation d'un front d'onde par la décomposition en une multitude de petites vaguelettes (principe de Huygens).

Dans le domaine de la mesure du temps il développe une horloge avec balancier qui effectue une course cycloïdale, dont il a prouvé les propriétés d'isochronisme (le temps d'oscillation d'un tel balancier ne dépend pas de l'amplitude de l'oscillation).

En 1675, Huygens propose sa première montre à ressort-spiral dans le "Journal des Savans", il confie sa réalisation à Isaac Thuret, l'un des meilleurs horlogers de Paris. Cependant lorsqu'il veut faire enregistrer sa découverte au parlement l'abbé Hautefeuille s'y oppose, arguant qu'il y avait pensé auparavant.

De son côté l'anglais Robert Hooke, également astronome et mathématicien, fait une proposition identique pour l'utilisation du ressort spiral comme régulateur de montre. Il s'oppose alors à Huygens pour défendre la paternité de cette invention. Voici, dans l'orthographe de l'époque, les conclusions de l'affaire, tirées de l'encyclopédie de Diderot:

"Il paroît par tout ceci, 1°. que l’abbé Hautefeuille pensa le premier en France à régler les vibrations du balancier par celle d’un ressort droit ; idée qu’il ne tenoit que de son génie, cet abbé n’ayant aucune correspondance avec les savans d’Angleterre ; 2°. que M. Huyghens profitant de la découverte de cet abbé, changea la figure de ce ressort de droite en spirale, & qu’il l’appliqua à l’arbre du balancier ; 3°, que malgré qu’on puisse soupçonner M. Huyghens d’avoir eu quelque connoissance de ce que le docteur Hooke avoit fait en Angleterre dans ce genre, on ne peut rien prouver à ce sujet. Enfin, que ce docteur a réellement inventé le ressort spiral, ce qu’il y a d’autant plus lieu de croire, qu’il avoit de grandes vûes, qu’il étoit fort inventif, sut-tout en fait de machines, & qu’il a beaucoup travaillé à perfectionner l’Horlogerie"

A l'époque les propriétés d'isochronisme du balancier spiral sont déduites de l'analogie avec le diapason. Ce dernier vibre à fréquence constante indépendamment de la force de vibration (volume sonore). Le ressort spiral est ainsi utilisé pour réguler le fonctionnement de la montre en divisant la marche du temps par ses oscillations à fréquence constante.

 

 

Ressort spiral

 

Christian Huygens

 

 

Plusieurs facteurs sont susceptibles de perturber la régularité du système à spiral:

- l'asymétrie de la géométrie du ressort en expansion et en compression
- les pertubations liées à un champ magnétique
- l'influence de la gravitation sur le spiral
- les modifications du module d'élasticité dues à des variations de température
- etc...

Le balancier spiral est constitué d'un volant circulaire attaché au ressort spiral. Le volant effectue des mouvements de va et vient en rotation. L'énergie ainsi régulée est transférée aux aiguilles par l'intermédiaire d'un jeu de rouages.

Dessin de Huygens

 

Cet article fait partie du Dossier consacré au "Système réglant".

Dossier: système réglant

 

 

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