DES EFFETS DE LA CHALEUR ET DU FROID DANS LE PENDULE
Le savant F. Berthoud a dit : « C'est une vérité reconnue et prouvée par l'expérience, que la chaleur dilate tous les corps et que le froid les condense, et que, par conséquent, les corps sont plus grands en été qu'en hiver, et le jour que la nuit. » {Essai sur Vhorlogeriej t. II, chap. xx).
On sait aussi que plus un pendule est long, plus ses vibrations sont lentes, et que plus il est court, plus elles sont promptes. Or, la chaleur dilatant la verge du pendule en été, il en résulte que l'horloge doit retarder et qu'en hiver elle doit avancer par l'effet contraire. Il est donc essentiel, pour la perfection des machines qui mesurent le temps^ de connaître les qualités de la dilatation et de la condensation des différents métaux par le chaud et par le froid, et de trouver les moyens de corriger ces effets. Par des expériences exactes, faites sur des verges de différents métaux, de 461 lignes de longueur, passant du. froid de la glace au 27* degré du thermomètre de Réaumur, Ferdinand Berthoud a trouvé les rapports suivants : acier recuit, 69; fer recuit, 75; acier trempé, 77; fer battu, 78; or recuit, 82; or tiré à la filière, 94; cuivre rouge, 107; argent, 119; cuivre jaune, 121 ; étain, 160; plomb, 193; le verre, 62; le platine, à peu près comme le verre.
Les quantités ci-dessus expriment les trois cent soixantièmes de ligne. Ainsi, l'acier recuit donne pour la quantité absolue de son allongement, sur
461 lignes, soixante-neuf trois cent soixantièmes de ligne, en passant du terme de la glace à 27 degrés de la chaleur donnée par le thermomètre de Réaumur.
C'est vers le commencement du xviir siècle, après Tinvention d'un échappement qui décrivait de petits arcs, et permettait l'emploi d'une lentille pesante, que le pendule est devenu un régulateur assez parfait pour faire connaître qu'en passant de l'été à l'hiver, l'horloge éprouvait des variations dont les véritables causes étaient dans la dilatation et la contraction des métaux. Yendelin avait déjà fait des remarques à ce sujet vers la fin du XVII' siècle.
La théorie du pendule, si bien établie par Galilée etHuyghens, prouvait que, par le changement de sa longueur, les oscillations ne conservaient plus la même durée; car, suivant cette théorie, les durées des vibrations, dans les pendules, sont entre elles comme les racines carrées des longueurs de ces pendules; et le calcul nous fait connaître que, si, dans le pendule qui bat les secondes ou qui a trois pieds huit lignes et demie, la longueur change de la centième partie d'une ligne, l'horloge variera d'une seconde en vingtquatre heures, et, si le pendule bat les demi-secondes, la centième partie d'une ligne fera varier l'horloge de quatre secondes dans le même temps.
Après avofr reconnu ces variations de l'horloge et les causes qui les produisent, les artistes se sont occupés des moyens de correction, et ils les ont trouvés dans la cause même. Pour cet effet, ils ont employé la dilatation du métal à ramener continuellement la lentille du pendule à la même distance du point de suspension. Cette première idée a produit ce qu'on appelle une contre-verge, semblable à celle du pendule et de même longueur. Cette verge étant fixée par le bout inférieur au mur solide auquel est attachée l'horloge; le bout supérieur, qui est coudé, soutient le ressort qui suspend le pendule, en sorte qu'à mesure que la dilatation allonge la verge de ce pendule, la même dilatation allonge la contre-verge et remonte le ressort de suspension ; ce ressort, pincé par le pont qui fixe le point de suspension, devient nécessairement plus court, et ramène le pendule à la même longueur. Tel est le principe de ce premier moyen de compensation, qui agit hors du pendule.
Un autre moyen très-ingénieux, c'est celui qui est fondé sur les dilatations différentes qu'éprouvent deux métaux exposés à la même chaleur ; celui-ci s'adapte au pendule même, dont la verge devient composée de plusieurs barres de deux métaux. On fait servir Texcès de la dilatation du
DU PRINCE SOLTYKOFF. 439
métal le plus extensible à remonter la lentille^ afin qu'elle conserve toujours la même distance au point de suspension. Tel est le principe de compensation qui s'applique au pendule même, et pour le succès duquel il faut que les longueurs des verges soient en raison inverse de leurs dilatations; en sorte que, si l'artiste emploie, dans la composition d'un pendule, des verges d'acier recuit et de cuivre jaune, il faudra, pour obtenir une compensation complète, que le produit des longueurs des barres d'acier par 121 soit le même que celui des longueurs du cuivre par 69.
Le principe d'excès de dilatation de deux métaux eht également applicable au compensateur placé hors du pendule. Après ce court exposé du système de compensation dans le pendule des horloges, nous allons en établir l'origine^ et indiquer les auteurs à qui ces inventions appartiennent ou qui les ont perfectionnées.
George Graham fut le premier qui s'en occupa. Il employa d'abord le mercure, qui, placé dans un tube attaché au bas du pendule, remonte en se dilatant le centre d'oscillation de la même quantité que la dilatation de la verge du pendule l'avait fait descendre. Ce fut en 1715 que Graham fit cette découverte; il exposa sa recherche dans un mémoire qui fut imprimé en 1726. L'auteur propose aussi, dans ce mémoire, d'employer deux métaux dont les dilatations diffèrent le plus entre elles, comme l'acier et le cuivre.
Le moyen indiqué par Graham, conçu et développé par Harisson, produisit le pendule composé de neuf tringles qui fut porté à sa perfection dès l'année 1726.
Un peu plus tard, Graham employa, dans ses horloges astronomiques, le pendule perfectionné de Harisson, qu'on nommer en Angleterre le pendule à gril, et qui est encore de nos jours généralehient adopté. Cependant quelques artistes emploient avec succès un pendule dont la compensation se produit par des leviers.
Cette recherche de l'artiste anglais a été le fondement de tout ce qui s'est fait depuis sur cette matière, l'une des plus importantes de la mesure du temps: car, sans la compensation des effets de la température dans les horloges à pendule, ces machines feraient des écarts de vingt secondes par jour lorsque l'horloge passerait de la glace à la température de 27. degrés du thermomètre de Réaumur.
Regnauld, habile horloger de Châlons, s'était occupé dès 1783 de la correction des effets de la température sur le pendule. On peut voir les moyens qu'il a employés dans le Traité a' hcrlogerie de Thiout, t. II, p. 267.
En 1739, Julien Le Roy soumit au jugement de TÂcadémie des sciences une pendule astronomique avec un très-bon mécanisme de compensation hors du pendule. (Voyez Thiout, t. II, p. 272.)
Le savant Deparcieux proposa, en 1739, plusieurs constructions de pen** dules composés, dont quelques-uns ont obtenu beaucoup de succès.
Cassini, à peu près vers la même époque, remit à TAcadémie des sciences un mémoire dans lequel il proposait divers moyens de correction des effets du chaud et du froid sur le pendule. {Histoire et Mémoire de F Académie des sciences, 1741.)
Rivaz, en 1749, composa un pendule avec un métal dont la dilatation était double de celle du fer. Ce métal était renfermé dans un canon de fusil qui formait la verge du pendule, d'où est venue sans doute la dénomination de pendule à canon de Rivaz.
Passement, vers la même époque, employa un pendule formé par deux verges. Tune de cuivre, l'autre d'acier, et ce qui manquait à la correction s'opérait par des leviers renfermés dans la lentille.
Ellicot, horloger de Londres, publia, en 1753, un ouvrage ayant pour titre : Description de deux méthodes par le moyen desquelles les irrégularités du mouvement des horloges, dépendant de Tinfluence du chaud et du froid sur la verge du pendule, peuvent être corrigées. Ce mémoire avait été lu et approuvé par la Société royale de Londres, le 4 juin 1752.
La première de ces méthodes consiste dans le pendule lui-même. L'horloge, faite exprès et avec son pendule, fut exécutée au commencement de 1738.
La seconde méthode proposée par Ellicot se rapporte aux contre-verges employées en France pai* Deparcieux.
Lepaute, dans le Traité d'horlogerie qu'il fit avec l'astronome Delalande, en 1755, donne la construction d'un pendule pour la compensation des effets de la chaleur et du froid. (Voyez Lepaute, Trailé d'horlogerie^ p. 21.)
Enfin, au commencement de 1763, Ferdinand Berthoud, dans son Essai sur rhorlogerie, a fait de précieuses recherches pour arriver à une exacte compensation de Tiafluence du chaud et du froid sur le pendule. Le résultat de ses travaux, souvent expérimentés, a été un pendule à châssis dont les dimensions et les effets sont absolument les mômes que dans le pendule à gril de Harisson. Il faut le dire cependant : le pendule de l'horloger anglais, inventé en 1726, n'a été réellement connu en France que vers le milieu de 1763, et déjà à cette époque les artistes français étaient parvenus à
DU PRINCE SOLTYKOFF. 444
donner à cette partie de Thorloge toute la perfeclion dont elle est susceptible.
Les horlogers qui Tondraient connaître tous les détails de l'histoire du pendule à compensation les trouveront dans le mémoire publié par Harisson, dans les ouvrages de Thiout, de Rivaz, de Lepaute, d'Ellicot, de Moinet, de Pierre Dubois ( Histoire de V horlogerie ancienne et moderne ) et enfin dans les chap. JXi, xxii et xxiii de V Essai sur r horlogerie de Ferdinand Berthoud.
DE l'influence DE LA CHALEUR ET DU FROID SUR LA FORCE ÉLASTIQUE DU RESSORT SPIRAL. CORRECTION
