Mesurer le temps
A/ Introduction A1/ Mesurer le temps est un besoin essentiel car cela nous permet de nous situer dans le temps et de coordonner nos action. Il est également nécessaire de mesurer le temps pour des applications scientifiques et technologiques. Le temps permet aussi de rythmer notre quotidien : Heure des repas, Heure du couché, du levé, agriculture, travail A2/ Ce besoin ne peut pas disparaître car nous serons toujours contrains de nous situer dans le temps et de mesurer un intervalle de temps plus au moins précisément soit pour les activités quotidiennes,soit pour des activités scientifiques et technologiques. B/ Les recherches Sommaire ( cliquez pour accéder ) Gnomon et cadrans solaires Les clepsydre Les sabliers Bougie L'horloge à foliot L'horloge pendule / Balancier CHronomètres L horloge à quartz L horloge atomique CONCLUSION
GNOMON et CADRANS SOLAIRES - La première solution pour mesurer le temps consiste à regarder la situation du soleil et à évaluer plus ou moins précisément l'heure. - La deuxième solution consiste à utiliser un GNOMON : une invention qui permet de mesurer le temps en visualisant sur un cadrant l ' ombre d'une aiguille variant selon la position du soleil. Il est connu depuis l'antiquité par les Égyptiens, les Chaldéens et les Grecs. - Permet pour la première fois de calculer le temps -ne consomme pas d'énergie Imprécision - Impossible mesurer la nuit - Espace nécessaire trop important -peu esthétique -non transportable - En l'an 600 avant J.C. C'est probablement Anaximandre de Milet qui a inventé le cadran solaire : il plus précis que le gnomon mais présente les même désavantages ( Impossible mesurer la nuit,non transportable...)
Les clepsydres La plus ancienne clepsydre que l'on connaisse a été découverte à Karnak en 1904. Datée du règne d Aménophis III, vers -1400, elle se trouve aujourd'hui exposée au musée égyptien du Caire. La clepsydre est une horloge à eau. Un vase percé d'un trou laisse couler de l'eau. Des graduations situées à l'intérieur permettent de mesurer des intervalles de temps. Si le cadran solaire donne l'heure pendant le jour, la clepsydre fait la même chose la nuit. -Elle fonctionne de jours comme de nuit -décoration de maison -besoin nécessaire de l'alimenter en eau régulièrement -manque encore de précision - Espace nécessaire trop important -peu esthétique (selon les goûts) -non transportable -légers bruits - nécessité d'utiliser de l'eau (problème en cas de pénurie ) -l'eau s évapore ou gel
Les sabliers Un sablier est un instrument avéré à partir du X e siècle. Le sablier et un nouveau processus de temporisation qui apporte de nombreux avantage : -décoration de maison -transportable -manque encore de précision (à la seconde prés ). - nécessité de le retourner très régulièrement.
Bougie Les horloges bougies semblent avoir été inventée par Alfred le Grand au IXe siècle qui s'en est servi pour connaître les heures de ses prières la nuit. Le principe est simple: la bougie se consume et la cire fond ; les graduations indiquent l écoulement du temps. -décoration de maison -produit de la Lumière -visible la nuit -manque encore de précision. - nécessite de changer régulièrement de bougie -la cire coule (salissant) -non réutilisable -uniquement pour calculer de courtes durées. -danger d 'incendie
L horloge à foliot Elle fut inventée par un anonyme- au XIIIème siècle. La source d énergie est un poids accroché à une corde enroulée autour d un treuil, la régularité du mouvement est assurée par les oscillations du foliot. l horloge à foliot atteignit toutes les villes d Europe en 50 ans. On devait la remettre à l heure tous les midis avec un cadran solaire, son mécanisme grossier était fragile et s usait vite. -invention d'une nouvelle source d énergie pour l'horlogerie. -meilleure précision. -première utilisation d'engrenage dans l 'horlogerie - nécessite de remettre à l heure régulièrement. (nécessite un cadran solaire). -objet fragile, s'use vite -non transportable -tic-tac-tic-tac...
L horloge à pendule et à balancier En 1656 Christiaan Huygens propose le remplacement du foliot par le pendule, il bouleverse ainsi le principe de l horloge. Presque toutes les horloges existantes furent alors transformées car la modification permettait d abaisser les erreurs de 6 à 1. -meilleure précision. -belle! décoration. -impossible à transporter - nécessite de remonter à l'horloge régulièrement. -tic-tac-tic-tac... -lourd
Le chronomètre L'invention du chronomètre par un charpentier-horloger anglais, John Harrison, qui en 1734 construit un énorme chronomètre de marine de 32.5 kg, pour lequel il reçoit une grosse somme d'argent, apporte une grande évolution dans la marine. Le chronomètre ( dérivé du grec «chronos ) est un appareil de mesure permettant de mesurer des intervalles de temps pour des applications d'ordre sportives ( mesure d'un record, d'une performance... ) d'ordre scientifique ( mesure de vitesse de photons, vitesse de électricité ) d'ordre technologique ( amélioration des machine, synchronisation des appareils, des transports... ) -meilleure précision. -transportable. -Premier système fiable pour mesurer le temps.- -Premier prototype lourd, encombrant, et doit être remonté régulièrement Vers 1910 on porte au poignet les premières montres.
L horloge à quartz C est en 1920 que le quartz est utilisé comme oscillateur, à cause des charges électriques qui apparaissent et disparaissent en permanence à sa surface, au rythme des vibrations (c est l effet piézo-électrique.. ). La première horloge à quartz a vu le jour en 1930 grâce à Sheibe et Essen First. Elle était constituée de tubes électroniques et avait des dimensions comparables à celles d un réfrigérateur tourné à l horizontal. ( De nos jour, l'horloge a quartz ne prend pas autant de place. ) Une horloge à quartz possède un dispositif qui met en jeu un oscillateur électrique : le quartz, elles sont alimenté par une pile (celui-ci vibre à une fréquence très précise de 32 768 Hz). Un circuit diviseur de fréquence permet d obtenir une impulsion par seconde. Les impulsions sont ensuite transmises soit à un système mécanique permettant de faire tourner les aiguilles, soit à un système électronique permettent d afficher l heure. -meilleure précision. - transportable. -marche a pile donc plus longtemps. -tic-tac-tic-tac... - Pas suffisamment précis pour des travaux scientifiques de très haute précision ( ne calcule «qu'au centime de seconde»... 1952 : montre électrique ( miniaturisation ) 1959 : montre électronique. (meilleur précision )
L horloge atomique L horloge atomique est l instrument de mesure du temps le plus précis à «l heure actuelle». La date d invention de l horloge atomique est 1947 crée par H.Lyons. Mais depuis 1967, c est l horloge atomique à jet de césium inventée par Zacharias, qui sert à définir la seconde, l unité du système international. -excellente précision. -évolution scientifique majeure objet volumineux - Très cher - Nécessite du césium. Vers 1968 montre à quartz analogique.(meilleur lecture et autonomie plus longue ) 1991 montre-bracelet parlante ( inutile! ). De nos jours, plusieurs appareils (téléphone, télévision ordinateur ) permettent d'avoir l'heure.
C/ Conclusion La mesure du temps a beaucoup évoluée depuis les premières inventions. La nécessité de mesurer le temps a toujours été présente, depuis les premières civilisations. Les instruments inventés se sont améliorés au court du temps en précision en durée et en praticité. Ces avancés ont permis des progrès considérable en science ainsi qu en technologie. Les recherches se poursuivent encore et n ont probablement pas de fin. En effet, les technologie futures nécessitent une temporisation de plus en plus précise ( processeurs de pc, calculs de trajectoire spéciales )... Au fur a mesure de l évolution des appareils de mesure du temps, il ont été plus accessibles a tous (aujourd hui, une montre ne coûte de 4-5 Euros à plus de 10 000 Euros )