Mes4-2 - Pendule de Graham ou pendule compensé
Fonction
Pendule compensé, à godets de mercure, afin de rendre indépendante de la température, la période d’un pendule.
Description
La période d’un pendule dépend (de façon assez complexe) de la distance a du centre de gravité G à l’axe de rotation. Elle est proportionnelle à la racine carrée de :
où l désigne la longueur du pendule simple synchrone et a0 est défini par :
avec I0, le moment d’inertie du pendule par rapport à un axe parallèle à l’axe de rotation et passant par G, m est la masse du pendule. a et a0 croissent avec la température par suite du phénomène de dilatation. Le premier terme a est souvent prépondérant.
Lorsque la température croit, G tend à s’éloigner de l’axe, la période croit et l’horloge retarde ; c’est ce phénomène qu’il convient d’éviter avec le pendule compensateur. Celui-ci comprend deux masses métalliques : la première, qui comprend l’axe de rotation, voit son centre de gravité s’éloigner de l’axe par dilatation, axifuge, la seconde, liée à la première et s’appuyant sur elle voit son centre de gravité se rapprocher de l’axe par dilatation axipète. La deuxième masse étant de plus faibles dimensions que la première, son coefficient de dilatation doit être supérieur à celui de la première pour que le centre de gravité G de l’ensemble soit à distance constante de l’axe.
Dans le pendule compensé de Graham, la deuxième masse est du mercure placé dans deux récipients de verre portés par la première masse pendulaire.
Il existe un autre pendule compensé (à gril de Leroy, Mes4-3) dont les deux masses comprennent des tiges alternées de fer, à dilatation axifuge (qui tend à faire descendre) et de cuivre, à dilatation axipète (qui tend à faire remonter G).
Histoire
L’idée d’utiliser le pendule pour la mesure du temps remonte à Galilée (1564-1642), mais il ne sut pas la réaliser. Christian Huygens (1629-1695) y parvint en 1656. La précision s’accrut avec l’invention de l’échappement à ancre (Mes4-1) par l’horloger anglais William Clément en 1680.
La précision s’accrut encore avec la venue de deux grands horlogers : l’anglais George Graham (1675-1751) qui inventa en 1722 le premier pendule compensé, divers échappements et dont les chronomètres sont célèbres, et Julien Leroy (1686-1759), horloger français réputé, inventeur du pendule compensé à gril.
Les travaux de Huygens furent soutenus par Colbert pour les besoins de la navigation, et notamment la détermination de la longitude par comparaison de l’heure du méridien de départ et de l’heure locale. Pour la détermination de la latitude, voir la notice du sextant Mes1-8.
Rappelons que l’Espagne et la Hollande, puis la France et l’Angleterre se disputaient la maîtrise des mers.
