• Arts et Métiers

    L'astrolabe

    L'astrolabe existe depuis l'Antiquité (IIème sièce avant JC).Il a été conçu par Hipparque. Ptolémée l'étudia 3 siècle plus tard.
    L'astrolabe est une représentation plane de la sphère armillaire. Il est construit pour une latitude donnée. Il permet de repérer la position des astres.

    Il est constitué :

    • du tympan fixe sur lequel sont gravés les cercles qui définissent les positions astronomiques
    • de l'araignée : projection de la carte du ciel.
    • du limbe : cercle gradué extérieur.


    Il montre la révolution apparente de la sphère céleste autour de la Terre et permet d'établir la position relative des astres à un moment quelconque.

    Il permet de mesurer la hauteur du soleil par rapport à l'horizon et ainsi de calculer l'heure.

       

    Astrolabe d'Arsenius (XVIème siècle)

     


     La sphère armillaire

    La sphère armillaire, inventée par Hipparque est constituée de cinq cercles de métallique.
    Ces différents cercles représentent :

    • l'écliptique
    • le méridien
    • l'équateur
    • des positions d'astres
    • le cinquième cercle mobile porte deux pinnules aux extrémités d'un diamètre pour effectuer des visées. En son centre, une petite sphère représente la Terre.

    L'observateur peut ainsi représenter le mouvement apparent du ciel selon toutes les latitudes.
    Ptolémée utilisa de plus grandes sphères pour faire des mesures.

      Sphère armillaire

      L'octant

    Cet appareil de mesure est de la même famille que le sextant. Son nom vient de sa taille : le secteur angulaire est de 45° soit un huitième de cercle.


    Il sert à la mesure de la hauteur des corps célestes et en particulier du Soleil, par l'emploi de miroirs mobiles.
    Il permet ainsi de déterminer la latitude de l'observateur, l'une des coordonnées donnant la position du bateau.


    Il est apparu comme instrument de navigation vers le milieu du XVIIIe siècle.

      L'octant

    Le sextant


    Instrument est utilisé pour déterminer la position géographique de l'observateur. Il était particulièrement utilisé pour la navigation.


    Il a été inventé vers 1730, en même temps en Amérique et en Angleterre, par le mathématicien anglais John Hadley (1682-1744) et par l'inventeur américain Thomas Godfrey (1704-1749).

    Il comporte :

    • une lunette fixée horizontalement sur le cadre
    • plusieurs miroirs mobiles


    Sa construction repose sur les lois de la réflexion de la lumière. Le sextant a la forme d'un secteur angulaire de 60°.

      Le sextant

    Le télescope grégorien

    Dans le télescope de Grégory, se forme une image réelle, inversée, au foyer principal du grand miroir placé au fond du tube.
    A l'opposé du miroir principal et sur le même axe, se trouve disposé un petit miroir concave. L'image réelle est un objet pour ce second miroir.
    Il se forme donc une seconde image réelle à nouveau inversée, ce qui revient à obtenir une image droite de l'objet observé, agrandie par l'oculaire.

      Le télescope grégorien

    La boussole

    La découverte qu'un morceau de fer magnétisé par une pierre d'aimant s'aligne spontanément dans un axe Nord-Sud, a été attribuée, entre autres, aux Chinois, aux Arabes et aux Grecs.
    Il ne semble pourtant pas que la boussole ait été utilisée par les Européens avant 1400.
    Après son apparition, au début du 15ème siècle, le compas ne devait plus beaucoup changer pendant plus de 300 ans.


    Les fabricants d'instruments de marine étaient incapables de résoudre les trois problèmes que posait la boussole :

    • le Nord magnétique n'est pas le Nord géographique
    • la haute mer et ses conditions difficiles perturbent le compas
    • le fer et l'acier de la coque des navires causent des perturbations.

    Ce n'est que vers 1800 qu'on parvint à résoudre ces problèmes.

      La boussole

    La balance romaine

     

    La balance romaine est un des instruments de pesée les plus anciennement connus. Sa construction fort simple, repose sur le principe de mécanique suivant : "les poids de deux corps pesants agissant aux extrémités de deux bras de leviers inégaux sont, quand l'équilibre est établi, en raison inverse des longueurs des bras de levier "
    C'est le poids qui, avancé ou reculé le long de la tige divisée, fait équilibre aux corps pesants suspendus au crochet.

      La balance romaine

    Le sablier

    Environ 3 000 ans avant J.-C., sont apparues en Égypte les clepsydres, ou horloges à eau; plus tard, au quatorzième siècle de notre ère, les sabliers sont couramment utilisés. Ces appareils mesurent le temps par l'écoulement d'un fluide, eau ou sable. Ils ne permettent pas de déterminer l'heure mais servent à sa conservation durant un temps plus ou moins long. Il s'agit donc en fait des premiers garde-temps. La précision de tels instruments est toujours très faible, mais suffisante si le temps mesuré est court. Les sabliers ne sont plus guère utilisés de nos jours qu'à titre décoratif ou pour certains emplois ménagers.

      Le sablier

    Le compas à pointe sèche

    Le compas est un instrument de tracé ou de mesure composé de deux branches articulées à une extrémité. Il est utilisé en marine pour calculer et reporter des distances sur des cartes.

      Le compas à pointes sèches

     


    La balance de Roberval

    Gilles Personne de Roberval (1602 - 1675), professeur de mathématiques au Collège de France à Paris, inventa une balance qui porte son nom.


    Les deux plateaux de cette balance reposent, à la partie supérieure du fléau, sur deux couteaux dont les tranchants sont tournés vers le haut et sont fixés à deux tiges mobiles, reliées entre elles à leurs extrémités inférieures par un levier également mobile autour de son milieu. Cette disposition qui ne change en rien les conditions d'équilibre rend très commode l'emploi de cette balance.

      La balance de Roberval

     


    Le baromètre

    Le plus simple des baromètres est le tube de Torricelli qui est rempli de mercure sec de façon à ne contenir ni gaz, ni vapeur au-dessus du mercure.
    La pression mesurée par le baromètre s'exprime en millimètre de mercure. Il permet de mesurer indirectement des altitudes.
    Le mercure contenu dans le tube s'élève de 1 mm quand on s'élève de 10 m.
    Il est très utile pour les prévisions météorologiques.

     
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