Nous savons tous qu’une horloge a Lyon garde et affiche l’heure, mais vous êtes-vous déjà demandé comment elle le fait ? L’horloge la plus simple que vous puissiez fabriquer est probablement une horloge parlante. Si vous comptez les secondes en répétant une phrase qui prend exactement une seconde à dire (comme “éléphant un”, “éléphant deux”, “éléphant trois”…), vous verrez que vous pouvez garder le temps assez précisément. Faites un essai. Dites vos éléphants de un à soixante et voyez comment vous gardez le temps pendant plus d’une minute, par rapport à votre montre. Pas mal, non ? Le problème est que la plupart d’entre nous ont mieux à faire toute la journée que de dire “éléphant”. C’est pourquoi nous sommes heureux d’avoir inventé les horloges.
1) LE MOUVEMENT MÉCANIQUE
Les premières horloges utilisaient des mouvements mécaniques avant l’apparition du mouvement à quartz. Dans l’industrie horlogère de l’époque, la plupart des horloges utilisaient un pendule pour donner l’heure. Un pendule est une longue tige ou un poids fixé à une corde qui se balance d’avant en arrière. En 1583, le physicien italien Galileo Galilei (1564-1642) a découvert qu’un pendule d’une certaine longueur mettait toujours le même temps à se balancer d’avant en arrière, quel que soit son poids ou sa taille.
Il s’en est rendu compte en regardant une énorme lampe se balancer sur une chaîne depuis le plafond de la cathédrale de Pise, en Italie, et en utilisant son pouls pour chronométrer son mouvement de va-et-vient. Dans une horloge, la fonction du pendule est de régler la vitesse des engrenages (roues dentées dont les bords sont taillés en dents). Ces vitesses comptent le nombre de secondes qui passent et les convertissent en minutes et en heures, qui sont affichées sur les aiguilles qui balaient le cadran. En d’autres termes : les engrenages d’une horloge ne comptent que les éléphants.
Le boîtier ouvert d’une grande horloge de grand-père montrant le pendule qui se balance à l’intérieur. Vous pouvez fabriquer un pendule en attachant un poids à un morceau de ficelle. Si la ficelle mesure environ 25 cm de long, le pendule se balance d’avant en arrière environ une fois par seconde. Les cordes plus courtes se balanceront plus rapidement et les cordes plus longues se balanceront plus lentement. Les horloges à coucou utilisent d’ailleurs ce mécanisme, pour plus d’informations veuillez lire notre article sur les origines et le fonctionnement des horloges à coucou.
2) LES LIMITES DE CE MOUVEMENT
Le problème d’une horloge utilisant des mécanismes mécaniques tels qu’une horloge à pendule est que le pendule continu s’arrêtera. La résistance de l’air et les frottements auront tôt fait d’épuiser son énergie et de l’arrêter. C’est pourquoi les pendules ont des ressorts. Environ une fois par jour, vous enroulez un ressort à l’intérieur de l’horloge pour stocker l’énergie potentielle nécessaire au fonctionnement du pendule pour les 24 heures suivantes.
En se déroulant, le ressort alimente les engrenages de l’horloge. Grâce à un mécanisme de basculement appelé échappement, le pendule force les engrenages à tourner à une vitesse précise, et c’est ainsi que les engrenages donnent l’heure. Une montre de poche est évidemment trop petite pour contenir un pendule, elle utilise donc un mécanisme différent. Au lieu d’un pendule, elle a un pendule qui tourne d’abord dans un sens puis dans l’autre, contrôlé par un échappement beaucoup plus petit que celui d’un pendule.
3) LES AVANTAGES DU MOUVEMENT À QUARTZ
Les horloges qui fonctionnent avec un mouvement à quartz résolvent tous ces problèmes. Elles fonctionnent sur piles et, comme elles consomment très peu d’électricité, la pile peut souvent durer plusieurs années avant que vous ne deviez la remplacer. Elles sont également beaucoup plus précises que les horloges à pendule. Les montres à quartz fonctionnent d’une manière très différente des horloges et montres ordinaires.
Elles ont toujours des engrenages à l’intérieur pour compter les secondes, les minutes et les heures et faire balayer les aiguilles autour du cadran de l’horloge. Mais les engrenages sont réglés par un minuscule cristal de quartz au lieu d’un pendule oscillant ou d’un balancier mobile. La gravité n’intervient pas du tout dans les engrenages, de sorte qu’une horloge à quartz donne l’heure aussi bien lorsque vous escaladez l’Everest que lorsque vous êtes en mer.
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