ARTheque - STEF - ENS Cachan | Étude d'une horloge

OBJ ECT IFS

2.2 - Monta ge -dé montage

- 3

-ETUDE D'UNE HORLOGE

me s u r e du temps,

ca ra ctérisat ion d'un ph énomè ne pér iodique, tra in d'eng renages.

1 - Le te mp s et so n év ol ut i o n (F ig . 1)

1. 1 - Sont per c e pt i b l es par des impre s sions ocu la ires, audi t ives ... hi storiq ue du re p é r a ge du temps où l 'on as soci e : un phé nomène ré p éti t if natu rel : cos

-mi a ue . cyc le, jour ~u it

- un repé r a g e liné ai r e : éc ou lemen t d'ea u , de sable, co mb u sti o n bougie.. .

1.2 - Pour défi nir une me s ure de temps, il faut chois i r un ét alon qui soit "additi f". Jusqu'en 19 67, la second e éta i t le 1/86 400ème pa r t ie du temps mis par le sole i l entre 2 passage s consécut i fs au mér i d i e n du lieu.

1.3 - Or d r e de grandeur de cyc l e s : 10 9 Sec.: duré e de vie humaine

107 sec.:période de ro t ati on de la te rre autou r du sê-l eil lOS sec.:pér i ode de rot~tion de la terre autour de so n

axe

1 se c .: p ériode sépa rant 2 batte ments de co eur. II - Observa t ion d'une horlo ge didactiq ue

2. 1 Observat ion et desc ript ion exté r ieure si on . part de l 'ensemb le monté

suivr e soigneuseme n t les inst ruc-tion s de montage

préca uti o n s à pre nd re - ob s e rv a -tio n de s guid a ges.

2.3 - Analys e fonctionnelle - remo nt oir à cliq ue t (Fig. 3)

- transmis s ion du mouveme n t des ai guilles : schéma techno -log i qu e (F ig . 2)

- syst ème d'échappement avec son ré glag e (Fig. 4 et S)

al

La den t A donne une impuls ion à l'an cre qui la trans -met au balanc ier

b

l

La ro ue d'éc h a p p e ment est libre un bref in s t a nt

c

l

Immobilisati o n en Al de la roue par l'autre ext rémi t é

de l'ancre

d

l

Le balancier repar t en sen s inverse ap rès avoi r reçu une impulsion de la den t Al , à l'extrémité de sa course l'ancre vient bute r cet t e fois contr e la den t B.

III - Etud e expériment ale du mouve me n t de sys tèmes pend u l a i re s divers (Fig. 6)

Sur un systè me : mesu re de la pér iode ave c un chr onomètre ; la période est-e l l e constan te ? Comment la modif i e r ? commen t en treteni r le mou v ement ?

défini r et calculer la fré quence du mouv e ment ; carac tère d'un mouvemen t pér iodiq ue ampl i t ud e

~curc.,

M ."'"

•

hr.oS

-<;

_===--1

L -

-Ll+---.l~__,

- 5

-IV - Etude de la transmission du -::"'ignons noir z = 10 dents "

rouge 2,z= 12 dents

mouvernent; des aiguilles

Rouge 1; z = 40 dents

Ble~ foncé, z = 36 dents

NB 0R2

NR2 DB

minutes fait

4.1 - Qu'est-ce qu'~n train d'engrenages

N Bleu (minutes) NB .NRl

4.2 - Rapport ,d e .réduction!'l = N Noir (heures) =NR2 N Noir

Comme VBleu = VRouge 2 d'où'

rr

0BNB =

if

_{OR2· NR2} ou

Z Z Z

, R2 d'ou', l' = R2. N 12.10 l ' 1 rou

ZB l ZB ,ZRl 36.40 = 12' S l a

l tour, celle des heures en fait 1/12.

des

4.3 - Construction d'une maquette (Fig. 7)

Exemple de rnaq uett e 'o ù' on a : tl'ansmission de rapport 1/12 Coaxialité axes des heures et des minutes

axes des heures et des minutes tournent dans le même s en s

V - Etude de l'échappement (professeurs) (Fig. 8)

Pignons Bleu pâle 2 z 62 dents Orange: z 62 dents

Bleu pâle l z 15 dents Jaune 1: z - 9 dents

Jaune 2 z 52 dents Vert l : z - 10 dents

Vert 2 z 34 deBts on trouve (2 ~ 134

( = zJ1..zB2.z0 52.56.62

2 zVl.zJl.zBl 10. 9.15

VI - Calcul de la période théorique du mouvement au balancier

Comme

r

= N verte l N verte l N verte l (professeur)

2 Norange N blanche N Noire

= 134, si N noir = l tour ,en 3 600 sec., la roue

verte l, donc la rOue verte 2 effectue 134 tours en 3 600 sec

soit l tour en 27 sec. , comme la roue Ve.rte 2 possède 34 den

la période de l'échappement donc la période du pendule

régu-lateur sera de 27/34 ~ 0,8 sec./dent. Ceci peut être vérifié

expérimentalement, par les élèves.

VII - Observation des pendules-réveils de récupération

- Analogies et différences :

.observation et dessin de guidages ·sur pivot" observation d'autres formes d'ancres.

VIII - Bibliographie

- La Physique PSSC - Dunod page 9

- Comment ça marche - Ounod page 158, tome l - La mesure du temps - Que sais-je nO 97

- Enc~opédie UnLve r s eLl e v'I' vS p. 500 - L8 p. 559

- Encyclopédie Sciences et Technique L 6 p. 685 - LLO

p. 370

Note Matériel didactique Horloge Color Clock,jouet que l'on

trouve dans les supermarchés ( 45 F1 et maquette en

1

lo~