INTRODUCTION

Le système réglant d’un chronomètre est composé d'une masse annulaire plus ou moins découpée, le balancier, très bien équilibrée et susceptible de tourner autour de son axe de révolution perpendiculaire au plan de l’anneau. A cet effet, le disque est rivé sur un arbre pivoté tournant librement dans des paliers empierrés. Un ressort enroulé en spirale, le spiral, fixé par une extrémité à l'arbre du balancier et par l’autre en un point fixe, crée un couple de rappel proportionnel à l'angle d'écartement. Il permet au balancier d’osciller suivant un mouvement harmonique. Les oscillations sont entretenues par un ressort moteur agissant sur le balancier par l'intermédiaire du rouage et d’un dispositif spécial, l’échappement. C'est le rouage qui entraîne les aiguilles découpant le temps en intervalles égaux. L’amplitude des oscillations du balancier est voisine de 2700.

Le mouvement ne s’effectuant pas dans le vide, sa période d’oscillation est troublée par la présence du gaz ambiant. Cet effet joue un rôle important en chronométrie, des variations d'altitude ou de la pression barométrique en un même lieu altérant la marche des montres de quantités non négligeables.

Le présent travail est consacré à l'étude de ces phénomènes, c'est-à-dire à l'influence du fluide entraîné sur la période d’un système oscillant. Dans ce but, les recherches ont tout d’abord été entreprises sur un système aussi libre que possible, ce qui a permis de vérifier expérimentalement Ia théorie mathématique proposée par divers auteurs. Pour varier autant que possible les conditions expérimentales, les mesures ont été effectuées dans différents gaz et sous des pressions comprises entre 0,01 mm. de mercure et 4 atmosphères.

Les applications à la chronométrie font l’objet de la deuxième partie de ce travail.

De nombreuses recherches expérimentales relatives à l'influence de la pression atmosphérique sur la marche des montres ont déjà été publiées. Les unes sont des études systématiques faites en laboratoire, où les montres ont été soumises à des pressions très variables et souvent dans différents gaz. Certaines lois ont été proposées [Harris et 21] 1, Les autres ont été limitées essentiellement à l’étude des documents fournis par les observatoires, sur la marche des chronomètres. Les variations de pression étant bornées aux seules variations naturelles de la

1 Les chiffres entre [ | renvoient aux références bibliographiques placées à la fin du travail.

hauteur barométrique au lieu considéré. Des moyennes ont permis de déterminer approximativement l'effet des variations de la pression sur la marche des chronomètres [18-20].

Les recherches de A. Jaquerod [15] ont été les plus systématiques ; elles ont porté sur des chronoméètres de différents formats, équipés de balanciers de formes variées. Les mesures ont été effectuées dans l’air, le gaz carbonique et l'hydrogène, sous des pressions passant de fractions de mm. de mercure à quelques atmosphères. Elles ont été complétées par des contrôles à la montagne (A.Jaquerod, H. Mügeli [16]). En voici les conclusions essentielles :

La période d'oscillation est fonction de la pression et de la viscosité du gaz entraîné suivant une loi d'ailleurs assez mal déterminée et variable selon les systèmes étudiés. La fonction marche-pression est en général d’allure parabolique. L'effet est toujours faible et n'excède pas, dans l'air à la pression ordinaire, 0,01 à 0,02 seconde par jour et par mm. de Hg, soit une variation de péricde de l’ordre du dix-millionième. L'effet se traduit par un retard quand la pression augmente. Les variations de marche sont d'autant plus petites que le diamètre du balancier est plus grand.

Une description sommaire du phénomène permettra de justifier la méthode utilisée dans le présent travail.

Le balancier et le spiral oscillent dans l'air, qui s'associe d’une part à leur mouvement et, d'autre part, le freine, créant un amortissement supplémentaire.

Le moment d'inertie du gaz entraîné s'ajoute à celui du balancier et modifie la période. Si :

T: période du système oscillant, I: moment d'inertie,