Marche des chronomètres inclinés

Jusqu'ici nous n’avons pas fait intervenir la pesanteur parmi les causes perturbatrices dont nous avons étudié les effets. Nous avons aussi supposé que le balancier est bien équilibré, c’est-à-dire que son centre de gravité se trouve toujours sur l’axe de rotation. Mais si ce centre de gravité est excentrique, il ne sera permis de négliger la pesanteur qu’à la condition que son action soit perpendiculaire au sens du mouvement, ce qui suppose la verti-

-calité absolue de l'axe. C’est ce qui arrive rarement en toute rigueur ; à terre même, on ne peut s’assujettir à poser le chronomètre rigoureusement horizontal ; la suspension produit des frottements qui empêchent la montre de revenir toujours identiquement à la position normale ; en mer,les mouvements du navire, malgré la suspension, dérangént indéfiniment cette verticalité. Quant aux montres de poche, elles sont sujettes à prendre des positions très variables et elles sont tantôt suspendues verticalement, tantôt posées à plat. Il importe que ces circonstances ne fassent pas varier les marches : il est donc nécessaire de se rendre compte

des perturbations qu’une inclinaison plus ou moins grande peut produire sur une montre réglée pôur marcher dans la position horizontale.

Il est facile d’abord de voir que si une pareille pièce, dont les axes dans la position normale sont verticaux, est placée de manière: à les rendre horizontaux, les frottements des axes doivent varier, ce qui affectera l’amplitude des oscillations. Généralement toute inclinaison se traduira ainsi par un changement d'amplitude : pour que la marche n’en éprouve pas d’altération, il faut donc que le spiral soit isochrone. Mais cette condition ne suffit pas : il faut encore que le balancier soit parfaitement centré. Pour nous rendre compte des effets que peut produire une excentricité du balancier supposons que celui-ci ne décrive que des arcs moindres qu’un circonférence, et par suite ne dépasse pas de 180° de part eb d'autre sa position d'équilibre. Admettons que, le centre de gravité. se trouvant à une petite distance de l’axe, nous placions la montre de telle façon que dans l’état de repos ce centre de gravité soit dans le plan vertical passant par l’axe et au-dessous de cet axe: La force qui fait mouvoir le balancier se compose du moment de l’action du spiral, indépendant de la position de la montre, plus l’action de la pesanteur sur le balancier. Cette action s'ajoute à chaque instant à celle du spiral pour ramener le balancier à sa position d'équilibre : les oscillations deviennent donc plus rapides.

Si nous retournons le chronomètre de 180° dans le plan de sons cadran, de telle façon que, l’axe restant horizontal, le centre de gravité du balancier se trouve au-dessus de l’axe, on observera l'effet inverse : la pesanteur tendra à écarter le balancier de sa» position d'équilibre, dès qu'il en sera sorti ; elle se retranchera done de l’action du spiral, et celle-ci se trouvant affaiblie, le chronomètre prendra un mouvement moins rapide que dans la position horizontale : il retardera. \

La grandeur des effets ainsi produits dépend de l’inclinaison du chronomètre : elle est maximum quand l’axe du balancier est, horizontal, nulle quand il est vertical. Cet effet subsistera encore. mais atténué, si, au lieu de supposer le centre de gravité (dans l’état d'équilibre) dans la verticale de l’axe du chronomètre incliné, nous faisons tourner celui-ci dans un plan parallèle à celui de son cadran : le mode d’étude le plus commode pour constater cet

effet consiste à le décomposer en inclinant le chronomètre successivement sur ses quatre faces. |

Nous avons supposé les oscillations moindres que 360°. On conçoit que si la demi-oscillation est supérieure à 180°, à partir de l'instant où cet arc de 180° est dépassé, la pesanteur supposée agir d’abord dans le même sens que le spiral, agira en sens inverse; ce qui fait pressentir que, passé une certaine amplitude, le régime observé peut être renversé, cette amplitude correspondant à l'égalité de durée des oscillations, quelle que soit l’inclinaison du chronomètre.

Quand un horloger veut s’assurer si le balancier d’un chronomètre est bien centré, il observe la marche de ce chronomètre en Pinclinant dans quatre directions rectangulaires, c’est-à-dire en mettant successivement en bas les points II, VI", IX' et XII du cadran. On obtient ainsi des marches notablement différentes entr’elles, pour peu que le défaut d’excentricité soit appréciable. La moyenne des marches ainsi trouvées donne une marche indépendante du sens de l’inchinaison, et qui n’est fonction que de - l'amplitude des oscillations dépendant de cette inclinaison. Examinant alors les marches comparées à cette moyenne, on en trouve généralement deux contiguës en avance. Supposons qu’on ail constaté ainsi une avance quand les points III" et VI" du cadran sont placés vers le bas: on ajoute alors du poids au balancier dans la partie qui, à l’état de repos, se trouve dans la direction de ces deux divisions du cadran, et par des tâtonnements successifs, on réussit à obtenir un équilibre plus ou moins parfait.

M. Phillips a traité cette question par l'Analyse : on trouvera le résumé de son savant travail dans les Comptes rendus de l’Académie des Sciences (8 et 22 février 1864).

Il montre que la règle empirique adoptée par les horlogers n’est applicable qu'autant que les amplitudes des oscillations complètes ne dépassent pas 4/40° (plus exactement 439° 28"). Pour cette - amplitude même, les marches du chronomètre sont égales, quelle que soit la direction du cadran dans le plan incliné : pour une amplitude plus grande, la règle pratique doit être appliquée en sens contraire.

Dès 1859, on avait entrepris au Dépôt de la Marine des expériences pour évaluer l'effet de l’inclinaison sur les chronomètres et

compteurs. Ces expériences furent reprises en 1866. On observa; sur les chronomètres acquis à la suite du concours :

L'effet de l’inclinaison sur les quatre faces;

L'état d’isochronisme du spiral ;

Les marches pendant une année à diverses températures. | : Voici les principaux résultats de ces essais et de ceux qui ont

été faits dans ces dernières années : 4

Les amplitudes initiales des oscillations étaient d’environ 400% avec des huiles fraîches. En diminuant la force motrice, ces amplis tudes se réduisirent de 5o° environ : la comparaison de ces marches avec les marches normales, avant et après l'expérience, donna l’état d'isochronisme.

Les expériences d’inclinaison indiquèrent qu'aucun balancier n'était rigoureusement centré. Le chronomètre dont le balancier était le mieux équilibré, 503 Winnerl, avait une marche de + 5,0: IX" en bas, et de + 5°,9 IX" en haut, soit une différence d’en= viron 3°. On a constaté qu’en général l’inclinaison, en augmentant les résistances, réduit les amplitudes et met en évidence les défaut d’isochronisme, lorsqu'il existe. Mais ce défaut, à lui seul, ne suffit pas à expliquer toutes les variations observées ; en géné" ral, il y a une tendance au retard, qui s’expliquerait peut-être par l'élasticité du balancier. Il convient aussi de se rappeler les varia= üons de la pesanteur apparente à bord, analysées par M. le Commandant Guyou.

Lorsqu'un chronomètre est soumis à de grands roulis, 1l y a des chances pour que les effets perturbateurs se neutralisent : mais il résulte de ce que nous venons de dire que, généralement, ces roulis se traduisant par une série d’inclinaisons, malgré la suspension à la Cardan, doivent avoir pour effet de diminuer légèrement les amplitudes : l'effet du roulis doit être, par conséquent, de faire avancer les chronomètres qui avancent aux petits ares. M. de Magnac a constaté un effet de ce genre pour le 462 Winnerl : mais il n’a rien trouvé pour 16 autres chronomètres suivis par Lui. M. Mouchez ne croit pas à l’influence des roulis sur les marches. M. Marün a constaté que les roulis et même les trépidations de la tête du gouvernail sont sans effet, pourvu que la suspension reste libre. L’inspection des nombreuses feuilles de marche à la mer que possède le Dépôt conduit à une conclusion analogue. Cet effet,

sil se produit, n'influe que sur les dixièmes de secondes de la marche, et se dégage difficilement des autres éléments qui troublent celle-ci.

Pour les montres, on ne s’occupe généralement pas d’effectuer très rigoureusement le centrage du balancier. Le réglage du plat au pendu n’a d'autre but que d’expérimenter l’isochronisme du spiral employé, et de le poursuivre dans les limites de régularité que l’on exige de ces sortes d'instruments. La montre étant portée dans le gousset ou pendue verticalement, les amplitudes sont généralement diminuées : et c’est en touchant au spiral qu'on cherche à rapprocher les marches dans les positions verticale et horizontale.

L'étude de la marche des chronomètres inclinés semble susceptible d’une application pratique. Dans un grand nombre de cas, elle équivaut à une expérience d’isochronisme : elle permet souvent de pressentir la grandeur et le sens de l’accélération que les montres prendront par l’épaississement des huiles.

Le service hydrographique a repris dans ces derniers temps létude de ces questions.