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Jean-Charles ABBE Sceau du BIPM Paris, 20 mai 1875 «La balance fausse est en abomination à lÉternel, mais le poids juste lui.

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1 Jean-Charles ABBE Sceau du BIPM Paris, 20 mai «La balance fausse est en abomination à lÉternel, mais le poids juste lui est agréable» (La Bible proverbes XI-1)

2 « Mais il y a une mesure en toute chose, Et savoir la saisir à propos est la première des Sciences » Thémistocle (Athènes /-460)

3 Métrologie Métrologie : ensemble des techniques et savoir-faire qui permettent deffectuer des mesures et davoir une confiance suffisante dans leurs résultats. La mesure est nécessaire à toute connaissance, à toute prise de décision et à toute action : Recherche Activité commerciale Développement économique et compétitivité Information du citoyen (analyse médicale, pollution,..) La métrologie est une discipline essentielle. La métrologie est une discipline essentielle.

4 Les unités de mesure selon le pêcheur : Le bézefLa chiée La flopéeLa kyrielle La lichetteLe iota La ribambelle Et les multiples : la tétra chiée ! Signifiance des nombres

5 A titre de repères … Nombre de minutes par jour : 24 x 60 = an : x 365 = ans : x 1950 = Un milliard ! Nombre de secondes en 32 ans : 32 x 365 x 24 x 3600 = Un milliard ! / / Notations

6 De l'infiniment petit m Puce Cellule Molécule Atome Noyau Nucléon Quarks hydrogène oxygène H 2 O : eau

7 à l'infiniment grand m Année lumière (10 16 ) Soleil Lune ( km) Pluton Sirius Univers

8 Année lumière La distance parcourue par la lumière en une année julienne (365,25 jours ; soit : secondes). La vitesse de la lumière dans le vide : m/s, une année-lumière : 365,25 j x 24 h x 60 min x 60 s x ,458 km = ,8 km m ou km ou milliards de kms ! La lumière met 1 seconde pour parcourir la distance terre lune

9 X /10 18 Noyau AtomeCosmos

10 Les mesures au fil du temps ….

11 Jusquau XVIIIème siècle, il nexistait aucun système de mesure unifié. En 1795, 700 unités de mesures différentes étaient utilisées, variant dune ville à lautre, dune corporation à lautre, selon la nature de lobjet mesuré. Nos anciens calculaient et mesuraient à laide de nombres simples : 1 (étalon souvent personnel), 2 (double), 3 (triple - addition de 1 et 2), 6 (addition ou PPCM des 3 premiers), 12 (double de 6 ou somme des premiers) …etc. (le système anglais a conservé cette cohérence dans le calcul) Les multiples et sous multiples, pour chaque unité étaient bâtis de façon aléatoire (voir la mesure du temps,).

12 Nombre de ces mesures étaient empruntées morphologie humaine * à la morphologie humaine : le doigt, la palme, la coudée, le pas, la brasse, le pied, la toise (étendue du bras), le pouce. Pied Coudée Empan Palme Paume Le quine (la pige) des bâtisseurs de cathédrales 1 ligne = 2 mm (2, 247)

13 Paume34 lignes7,64 cm Palme5512,63 Empan8920 Pied14432,36 Coudée23352,36 Palme/Paume1,65 Empan/ Palme1,58 Pied/ empan1,618 Coudée/ Pied1,618 Conversion dans le système métrique Rapports entre les différentes mesures Nombre dor !

14 Le pouce (de Paris, du roi) se rapporte à lunité de longueur du pied de Charlemagne soit 0,32483 m (pointure 48) divisé en 12 pouces de 0, 0271 m soit 27,1 mm. Le pouce anglo-saxon se rapporte au yard de 0,9144 m correspondant à la distance du nez à lextrémité du doigt du roi anglais Edgar. Un yard était divisé en 3 pieds soit 0,3048 m, le pied étant divisé également en 12 pouces de 0,0254m soit 25,4 mm.

15 aptitudes humaines * aux aptitudes humaines journal, ouvrée (surface quune charrue pouvait labourer, ou quun homme pouvait travailler, ou la quantité de pré quil pouvait faucher, etc. en une journée) environ 32 ares hommée : superficie de vigne travaillée par un homme/jour galopin : (quantité de vin bue pendant un repas …) arpent: (du gaulois « arepenn », portée de flèche) de 31 à 52 ares (selon région) verge : (du préceltique vège, « champ plat » ; vergée, ancienne mesure agraire qui valait 40 perches ; verger : « terrain mesuré à la verge ») surface : 1/4 darpent, soit m 2 et longueur : 3 pieds.

16 facteurs naturels * à des facteurs naturels Le picotin (ration davoine dun cheval soit 3,2 L) Laune (instaurée par un Edit Royal de François 1er), se divisant en demis, tiers, valant 3 pieds, 7 pouces, 8 lignes de Pied du Roy (environ 118,84 cm), essentiellement utilisée pour des pièces détoffe. Mais il existait dix-huit sortes daunes, variant de 62 à 84 centimètres (« mesurer les autres à son aune »)

17 Létalon prototype royal de longueur, qui aurait daté de Charlemagne, était la «Toise du Châtelet», fixée à lextérieur du Grand Châtelet (détruit en 1802) : 1,95 m Remplacé, suite à un affaissement du support, par un nouvel étalon en 1668, 5 lignes (11 mm) plus court que le précédent. La nouvelle toise du Châtelet était constituée par une barre de fer, terminée par deux redans dont la distance déterminait la longueur de la toise ( entretoise ) ; il fut utilisé jusquen Pour vérifier une mesure de longueur, on lintroduisait entre les talons (létalon).

18 Cest sur cet étalon que furent ajustées en 1735 deux toises pour la mesure darcs de méridien, lune employée à léquateur (toise du Pérou – Pierre Bouguer, Louis Godin, Charles Marie de La Condamine), lautre en Laponie (Toise du Nord - Louis de Maupertuis, Alexis Clairaut, Charles Camus, Pierre Charles Le Monnier, labbé Reginald Outhier). Objectif : détermination de la forme de la terre Le Croisic P.Bouguer

19 La Toise du Pérou devint létalon de référence déposée au cabinet de lAcadémie des Sciences au Louvre, puis conservée à lobservatoire de Paris. TOISE de l'Académie qui a servi à mesurer la grandeur d'un degré sous l'équateur et sur laquelle ont été réglées les toises qui ont été envoyées par ordre du Roy dans les principales villes du Royaume

20 En 205 avant J.C., le grec Eratosthène, alors Directeur de la Grande Bibliothèque dAlexandrie en Égypte, propose une méthode purement géométrique pour mesurer la longueur du méridien terrestre (circonférence passant par les pôles). Il va partir de lobservation dombres portées faites en deux lieux, Alexandrie et Syène (aujourdhui Assouan), éloignés denviron 800 Km (distance estimée daprès le temps mis par les caravanes de chameaux pour relier ces deux villes) ; au moment du solstice dété et à lheure du midi solaire local. La distance obtenue était de 5000 stades, soit 787,5 km, mesure très proche de la réalité. Grâce à ces observations, mais aussi à dautres qui lui permettent dêtre convaincu que la terre à un forme sphérique, Eratosthène va réussir à déterminer la circonférence de la Terre. Son résultat est de km, soit une erreur de moins de 2% par rapport aux mesures actuelles. Cet homme passionné devenu aveugle, se laissa mourir de ne pas pouvoir admirer les étoiles. ERATOSTHENE : 276 – 194 avant J.C.

21 Le 16 février 1791, une commission est créée, chargée de fixer la base de lunité de mesure, composée de Borda, Concordet, Laplace, Lagrange, Monge. Trois options : la longueur du pendule simple battant la seconde à la latitude de 45° (intervention du paramètre de la durée) la longueur du quart de cercle de léquateur la longueur du quart du méridien terrestre

22 Le 26 mars 1791, l'Assemblée, sur avis de l'Académie des Sciences, adoptait le mètre (du grec metron = mesure), nom donné par Borda, « unité qui dans sa détermination, ne renfermait rien darbitraire ni de particulier à la situation daucun peuple sur le globe » : dix millionième partie du quart du méridien terrestre. Il ne restait plus quà établir la longueur exacte du méridien …

23 Quart-de-cercle utilisé par l'abbé Jean Picard Méridien de Paris qui traverse la France du nord au sud, sensiblement de Dunkerque à Perpignan, et passe par le centre de l'Observatoire de Paris. Sa construction a commencé en 1669, deux ans après la fondation de l'Observatoire de Paris. A cette occasion, l'astronome Jean Picard ( ) a créé les instruments et les méthodes de la géodésie astronomique et a obtenu la première valeur précise de la longueur du rayon terrestre. La méridienne est achevée en 1718, grâce à Jean-Dominique Cassini ( ), premier directeur de l'Observatoire, à son fils Jacques Cassini ( ), et à Philippe de la Hire ( ). Révisée en 1739/1740 (par l'abbé La Caille, Cassini de Thury et Maraldi), La «méridienne» de France

24 Salle méridienne (salle Cassini, observatoire de Paris) Manchecourt

25 La mesure de la longueur du méridien est reprise entre , pour répondre à la demande de la Convention, par DELAMBRE (partie nord, de Dunkerque à Rodez) et MECHAIN (partie sud, de Rodez à Barcelone). C'est à partir de cette détermination que fut construit le «mètre étalon» déposé au pavillon de Breteuil à Sèvres ; Arago et Biot prolongèrent ultérieurement les mesures de Delambre et Méchain jusqu'aux Baléares.

26 Sextant employé par La Caille au Cap de Bonne Espérance de 1750 à 1754 Cercle répétiteur Mesure arc méridien

27 Le système métrique décimal est institué le 18 germinal an III (7 avril 1795) : loi « relative aux poids et aux mesures » ; cétait une véritable révolution dans les calculs de surface et de volume

28 Le 22 juin 1799, les étalons prototypes du mètre (et du kilogramme) sont présentés au corps législatif et déposés aux Archives de la République dans une armoire de fer où ils sont toujours conservés, dédiés « à tous les hommes et à tous les temps ». "mètre des Archives", fabriqué en platine iridié (90 % de platine, 10 % d'iridium

29 Le naufrage de l'escadre britannique, composée dune vingtaine de navires, de retour du siège de Toulon (dans le cadre de la guerre de succession d'Espagne – Juillet/ Aout 1707), le 22 octobre 1707, commandée par Sir CLOUDESLEY Seuls quelques navires réussirent à sen sortir sans trop de dommages mais deux mille hommes y perdirent la vie ; lAmiral, sauf, s'échoua sur le sable d'une plage où il fut.. tué par une femme de passage qui voulait s'approprier ses anneaux d'oreilles, sertis de diamants. Lanneau encore présent fut rendu à sa famille et le mystère dura quelques années. Finalement, l'habitante de lîle, sur le point de mourir, confessa quelques années plus tard à son curé quelle avait tué lAmiral. En fait, elle nen prit quun et nosa tenter de le vendre, de crainte davoir à rendre des comptes à la justice, fort expéditive en ce temps là ! Le curé fit ensuite remettre le second anneau à la famille. Moralité pour ces dames : toujours enlever ses boucles doreilles avant daller aux Scillys ! En 1970, des plongeurs remontèrent des canons du « H.M.S. ASSOCIATION» qui faisait partie de cette malheureuse escadre. Naufrage aux iles Scilly

30 Ce tragique épisode maritime allait être à l'origine du Longitude Act (1714) : forte récompense pour une méthode pratique et facile de détermination de la longitude John Harrison

31 1768

32 Carte de Cassini relevés de 1756 à 1789 Publication entre 1756 et 1815

33 la pile, dite de Charlemagne, étalon composée de 13 godets pesant en tout 50 marcs ou 25 livres. Les poids

34 Pile de poids de 50 marcs (25 livres) dite « Pile de Charlemagne » /1510 Le peseur dor et sa femme Quentin Metsys, 1514 Musée du Louvre Les poids

35 Le boisseau : (dérivé de boisse, bas-latin bostia et gaulois bosta, « creux de la main »). Cétait la mesure la plus utilisée pour les grains (blé, avoine, seigle) ou pour le sel, le charbon de terre et le charbon de bois. Le boisseau de Paris : environ 16 litrons, soit 13 litres Le boisseau de Bordeaux : 78,808 litres Le boisseau de Saint-Brieuc : 33,86 litres

36 La chopine ou sétier : (du latin sextarius, « sixième »). Elle valait 0,476 litre. La pinte : 2 chopines, soit 0,9305 litre. Le foudre : 4 muids, soit litres (un foudre : tonneau pouvant contenir de 50 à 300 hectolitres)

37 Pour lunité de masse, la commission préféra leau eu égard « à la facilité de se procurer leau et de la distiller.. ». Il fut établi que le kilogramme serait égal à la masse dun décimètre cube deau.

38 Lavoisier et Haüy avaient déterminé en 1793 le « grave », poids du décimètre cube d'eau à la température de la glace fondante, poids pour lequel on avait admis la valeur de grains du marc moyen de la Pile de Charlemagne. Ce travail fut entièrement repris au début de 1799 par Lefèvre-Gineau et l'Italien Fabbroni. Ces deux savants choisirent l'eau, non pas à la température de la glace fondante, mais à la température de 4 degrés centigrades : celle du maximum de densité de ce liquide. Ils pesèrent, successivement dans l'air et dans l'eau, un cylindre creux en laiton de dimensions très soigneusement déterminées grâce à un comparateur construit spécialement par Fortin. Il en déduisirent le poids du décimètre cube d'eau distillée prise à la température de son maximum de densité, c'est-à-dire le kilogramme. Ce poids fut trouvée égale à , 15 grains du marc moyen de la Pile de Charlemagne.

39 par-dessus le marché L'expression désignait, dans l'ancien système de mesure des volumes de grain ou de farine, la portion que l'on rajoutait après avoir convenu du prix de la transaction. treize à la douzaine l'expression se disait lorsqu'on avait approxima- tivement rempli la mesure de 13 sétiers au lieu de 12 (à l'avantage de l'acheteur qui n'en acquittait que 12).

40 Le système semblait donc établi, mais … Par un arrêté du 13 brumaire an 9 ( ), le gouvernement prescrit : «pour faciliter lapplication du système métrique, les dénominations données aux poids et mesures pourront dans les actes publics, comme dans les usages habituels, être traduites par les noms français qui suivent … : le kilogramme par la livre, le centimètre par le doigt et le litre par la pinte » Le 12 février 1812, est autorisé labandon de la division décimale et le retour aux subdivisions anciennes et jusquen 1839, les marchands ont pu utiliser : « une toise de 2 mètres, se divisant en 6 pieds ; le pied valant ainsi 1/3 du mètre, se divisant en 12 pouces, le pouce en 12 lignes. »

41 La loi du 4 juillet 1837, sous le ministère Guizot, allait mettre fin à lanarchie en fixant ladoption définitive du système métrique : « à partir du 1 janvier 1840, tous poids et mesures autres que les poids établis par les lois des 18 germinal an 3 et 19 frimaire an 8, constitutives du système métrique décimal, seront interdites sous les peines portées par lart.479 du code pénal. »

42 Adoptés dès le début du 19e siècle dans plusieurs provinces italiennes, le système métrique est rendu obligatoire aux Pays Bas dès 1816 et choisi en Espagne en En 1872, une commission formée de délégués de 24 gouvernements, adopta le principe de déduire la longueur du nouveau prototype à traits du mètre de celle de la règle déposée aux Archives. En 1875, lors de la conférence diplomatique du mètre, est créé le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) qui aboutit en mai 1875 à la Convention du mètre.

43 Le BIPM avait pour mission de développer lusage du système métrique dans le monde entier par la construction et la conservation de nouveaux prototypes du mètre et du kilogramme et de favoriser la métrologie dans tous les domaines ; cest ainsi que ses attributions se sont étendues aux unités électriques (1937), photométriques (1937) et aux étalons de mesure des rayonnements ionisants (1960).

44 Le système métrique International (SI), successeur du système métrique, est officiellement né en Ce système permet de rapporter toutes les unités de mesure à un petit nombre détalons fondamentaux, et daméliorer sans cesse leur définition, avec le support des laboratoires nationaux. Au fur et à mesure des progrès dans la précision des mesures, les définitions des étalons ont évolué. Le mètre des Archives devint létalon, remplacé par le prototype international du mètre à partir de 1889, déposé au Pavillon de Breteuil.

45 Le 14 août 1960, le mètre est redéfini comme étant égal à ,73 longueurs donde, dans le vide, dune radiation orangée de latome de krypton 86. En 1983, le mètre est redéfini en fonction de la vitesse de la lumière : « longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant 1/ de seconde ». La réalisation du mètre peut atteindre ainsi une exactitude relative de ou Les conceptions initiales des fondateurs du système métrique ont été respectées : le mètre étalon est naturel, invariable, reproductible en tous temps et tous lieux et ne renferme rien de particulier à aucun peuple.

46 Multiples et sous multiples La logique des créateurs du système métrique était simple : des préfixes grecs pour les multiples, latins pour les sous multiples. Ainsi à déci, centi, milli font pendant déca (deka), hecto (hekaton) et kilo (khilioi). En toute rigueur, on aurait dû retenir hecato et chilio … On avait créé myria, du grec murioi (10 000), qui a disparu.. Sauf dans myriade ou myriapodes (mille-pattes). Les choses se sont gâtées pour les autres multiples ! Pour millionième, on a créé micro, du grec micros –petit- plutôt que de retenir une origine latine. Par contre, méga est bien formé à partir du grec megas –grand- (mégalomanie, mégalithes).

47 Pour les puissances 9 et 12, on a réussi à trouver dautres racines grecques : le géant gigas a donné giga et le monstre teras, téra. Notant que téra (10 12 ie 10 4x3 ) était, à une consonne près identique à tétra tiré du grec tetras (quatre), on a généralisé la méthode, retenant péta (en place de penta) pour (10 5x3 ) et exa, en place de hexa, pour (10 6x3 ). Pour le milliardième (10 -9 ), nano, du latin nanus, le nain, a été retenu. Nouvelles entorses à la règle pour le millième de milliardième ( ), avec pico, dérivé de litalien piccolo, petit. Puis femto ( ), et atto ( ), dérivés du.. danois femten (quinze) et atten (dix-huit).

48 Des mesures "exotiques" en vigueur.. le boisseau US (« boisseau ras ») est défini comme valant 2 150,42 pouces cubes soit 8 gallons US dry, soit exactement 35, dm³ ; le «boisseau comble» vaut 5/4 de «boisseau ras», donc exactement 44, dm³. Le boisseau US est une unité utilisée en agriculture pour les cotations en bourse des ventes de céréales aux États-Unis. Les équivalences standards avec les unités utilisées pour les cotations en Europe sont les suivantes : 1 boisseau US de blé vaut 0,02721 tonne ; 1 boisseau US de maïs vaut 0,02540 tonne ; 1 boisseau US de soja vaut 0,02721 tonne.

49 Sylviculture : stère, corde, solive Stère (stereos, solide) apparaît dans la loi du 18 germinal an III (7 avril 1795), en même temps que le décistère. Sapplique au bois de chauffage et représente le volume occupé par des bûches de 1 m de long et constituant un cube de 1 m darrête. Existence confirmée par la loi du 13 Brumaire an IX (4 novembre 1800) mais remplace le décistère par la solive. Corde : 4 stères Un décret du 5 janvier 1966 assigne le stère à la catégorie des unités légales hors système. Depuis 96, il appartient à la catégorie des unités non autorisées (décision du Comité International).

50 Longueur bûches (m) Coeff 11 0,51,25 0,331,43 0,251,67 En découpant ces bûches en 2 (50 cm), 3 (33 cm) ou 4 (25 cm), lencombrement diminue … Des coefficients de conversion sont appliqués pour traduire ces volumes en stère

51 Mesures marines : mille,nœud, tonneau Le mille marin international est une unité de distance utilisée en navigation maritime et aérienne. Elle a initialement désigné la longueur d'un arc de 1' (une minute d'arc) sur un grand cercle de la sphère terrestre. A l'origine, cette distance correspondait à la distance minimale entre deux points à partir desquels on observe le même astre à des hauteurs au-dessus de l'horizon qui diffèrent d'une minute d'angle. L'usage a toujours été d'utiliser le mille comme équivalent à la minute d'arc du grand cercle. Le mille est utilisée en hydrographie pour la définition des eaux territoriales. En 1929, la première conférence hydrographique interationale, réunie à Monaco a fixé la valeur du mille marin à 1852 m. A ne pas confondre avec le mille (ou mile international) utilisé aux US et au RU qui vaut 1609 m.

52 le nœud : vitesse d'un navire parcourant 1 mille marin (1 852 m) en 1 h. A l'origine, le nœud était une distance de 15,435 m (soit 1/120 de mille), marquée par des nœuds fixés tous les 47 pieds 1/2 sur la ligne de loch (triangle en bois attaché à une longue corde). Pour mesurer la vitesse d'un navire, on jetait le loch à l'eau pendant 30 s (mesurées par un sablier spécial appelé ampoulette) et l'on comptait le nombre de nœuds déroulés. Tonneau : 100 pieds 3 soit 2,83 m 3

53 le tonneau (en anglais register ton) unité de volume utilisé pour chiffrer les capacités intérieures d'un navire en général, pour un navire de charge il va donner une idée de sa capacité en transport de marchandises. C'est une unité internationale de jauge maritime qui vaut 100 pieds cubes ou exactement 2,83 m 3. Le tonneau de jauge international n'est actuellement plus utilisé pour les navires de longueur supérieure à 24 m effectuant des voyages internationaux, on parle d'un navire de tonnage brut 500 ou sans y ajouter d'unité, le système de référence est l'UMS (Universal Measurement System).

54 La première unité qui a été utilisée pour en mesurer le poids était la graine de caroube provenant du caroubier, et tenait léquivalent de 1,OO carat de diamant. unité de masse Aujourdhui, le carat est une unité de masse de 0.20 gramme, divisé en 100 points. Ainsi, une pierre de 75 points pèse (0.20 / 100) x 75 = 0.15 gramme soit 3/4 de carat. Les premiers diamants ont été découverts en Inde vers 500 (avant Jésus-Christ). Orfèvrerie : carat (Carat, Ct, C, karat, Karat, K)

55 Lor pur, très malléable, nest utilisé que pour les placages. En bijouterie, on est obligé de le transformer en alliage (avec largent, par exemple), pour le rendre plus dur, moins malléable et donc moins fragile. Un objet en or de 10 carats signifie quil y a 10 parts dor pur sur 24 soit 42 % dor pur pour 58 % dun autre métal. Depuis 1995, on utilise lunité millième, qui est le pourcentage dor pur rapporté à Par exemple, un bijou à 18 carats possède 75% dor pur soit 750 millièmes. or Pour lor, la mesure est différente. Lor pur est de lor à 24 carats Lor pur est de lor à 24 carats, car à lépoque, pour fondre un alliage, on divisait lor en 24 parties.

56 lingot Le lingot est constitué dor fin (995/1000) et il pèse entre 995 et 1005 gr. Il doit comporter le n° denregistrement de lessayeur le cachet du fondeur le poinçon de lessayeur barre La barre dor est un lingot de 12 kg

57 MESURE DU TEMPS La mesure du temps, la succession des jours et des nuits avec le soleil, des mois avec le cycle de la lune (29,53 jours), des années avec le cycle des saisons et des variations zénithales du Soleil a toujours constitué une préoccupation majeure pour lhomme : le temps qui passe...

58 Le découpage du jour en parties est très ancien, puisqu'on pense qu'avec l'écriture et la numération sexagésimale, il remonterait aux Sumériens soit vers le 3 è millénaire avant Jésus Christ, et déjà les Mésopotamiens partageaient le jour en 12 intervalles de deux heures. (origine probable de la numération duodécimale, encore très utilisée dans les différentes mesures, jusqu'à l'avènement du Système Métrique et dont il reste encore des traces dans notre vie courante : douzaine d'oeufs, dhuitres, etc...)

59 Chez les Romains, l'heure était la douzième partie de la journée entre le lever et le coucher du Soleil. Elle variait donc au gré des saisons. On en trouve encore trace au XVIIIème siècle, et des cadrans et des mécanismes d'horloges furent même construits pour y répondre. Au fil du temps, ont été établis des calendriers.

60 La mesure du temps, une lente évolution des techniques HORLOGE À EAU OU CLEPSYDRE, du grec klepsydria, voleur deau, car elle servait à limiter le temps de parole des avocats lors des procès. Son invention remonterait aux Égyptiens au XVI ième siècle av J.C.

61 Horloge à eau appartenant à Amenhotep III. En albâtre, elle se composait de douze colonnes gravées de onze faux trous. Ceux-ci correspondaient aux heures nocturnes. L'eau s'écoulait à travers un petit trou situé au fond du récipient. A l'extérieur, ce trou aboutissait à un babouin en position assise. Pour connaître l'heure, il suffisait de regarder dans le récipient afin d'observer le niveau de l'eau et de lire l'heure correspondant au faux trou le plus proche. Lextérieur est décoré de figurines et de textes représentant certaines planètes et constellations et dressant une liste des esprits protecteurs pour chacun des dix jours de la semaine de l'Egypte ancienne.

62 Le GNOMON (du grec connaître), ancêtre du cadran solaire, est constitué dun bâton planté verticalement : la longueur de lombre permet de repérer lheure. Le CADRAN SOLAIRE : Elle va et vient, accompagnant ta route, l'ombre que tu redoutes. Nous ne sommes, nous autres hommes, qu'une ombre fugace qui ne reviendra pas. La direction de lombre du « style »indique lheure solaire. Le plus ancien connu remonte aux égyptiens, ans Av J.C. Le cadran étant divisé en 12 heures du lever au coucher du soleil (la durée du jour variait selon les saisonsainsi que la durée des heures). collège de Noyers sur Serein (Yonne)

63 Installé au XVIII è siècle par les savants de l'Observatoire de Paris à la demande du curé du lieu, désireux de fixer précisément la date de l'équinoxe de mars, et par conséquent celle de Pâques. Tous les jours de l'année, quand le soleil est au méridien, ses rayons traversent une lentille située dans le vitrail du transept sud et viennent frapper la ligne de laiton, plus ou moins proche de l'obélisque suivant la période de l'année Eglise Saint Sulpice

64 Siren- Com Canon méridien Palais Royal

65 Le SABLIER, peu cher, dont la fabrication a été rendue possible par les progrès de la verrerie permettant de constituer une enceinte étanche nécessaire pour maintenir le sable au sec. Largement utilisé au XIV è siècle, notamment sur les navires pour définir le service de bord de quatre heures, le quart. Cest au XIV è siècle que les arabes ont lidée dincliner la tige du cadran selon la latitude, donnant naissance à un instrument fiable de détermination de lheure locale. Également « verre à sermon » : « mes bien chers frères, nous allons prendre un autre verre »

66 La BOUGIE La LAMPE A HUILE Labaissement du niveau dhuile indique le temps écoulé. Technique inventée vers 870 par un roi anglo- saxon, Alfred le Grand, consistait à mesurer la vitesse à laquelle une flamme pouvait brûler une bougie, une corde à nœuds, un bâton ou n'importe quel objet combustible. Pour le bon roi Alfred, il s'agissait d'une simple bougie graduée et conçue pour durer quatre heures.

67 Les Horloges mécaniques basées sur le mouvement discontinu de roues dentées mises en mouvement par des poids ; afin de régulariser le mouvement, un balancier, ou pendule, bloque régulièrement pendant un court laps de temps, le poids. En 1370, apparaît lhorloge à foliot (pièce permettant de réguler lénergie fournie par un poids à une roue). Les premières horloges ne montrent pas lheure ; elles sonnent. Leur utilisation est essentiellement répandue dans les monastères afin de fixer les heures de prière des moines, de matines jusquaux vêpres et complies. Au XIVe, apparaissent les horloges sur les clochers et les beffrois des villes.

68 La véritable révolution dans lhorlogerie date de 1657 avec linvention de la première horloge à pendule, basée sur des travaux dun physicien, mathématicien hollandais (Christian Huygens), lui-même inspiré des travaux de Galilée sur les propriétés du pendule. Linvention du spiral réglant, sorte de ressort, allait donner naissance à la première montre en Lutilisation du cadran avec indication des heures et minutes date de la fin du XVII ième. Aujourdhui la montre à quartz atteint des précisions et une fiabilité remarquables et nous sommes tous à la même heure …

69 Point de rupture avec l'histoire, la Révolution française a tenté de réformer le calendrier, mais aussi le temps, avec l'introduction de l'heure décimale. La division du jour en 24 heures et ses subdivisions sexagésimales seront ainsi supprimées et remplacées par une nouvelle division du jour en 10 heures. "Chercher midi à 5 heures" montre comment les horlogers ont tenté de répondre à la décimalisation du temps, en présentant des montres et des horloges à cadran décimal, des XVIIIe et XIXe siècles. Quant aux XXe et XXIe siècles, la décimalisation a trouvé une nouvelle application dans le chronométrage sportif.

70 En 1883, une conférence à Rome retient le méridien de Greenwich comme méridien origine (recouvre essentiellement la mer) La loi du 14 mars 1891 fixe lheure légale en France, celle du temps moyen à Paris. Au niveau international, la loi du 9 mars 1911 instaure le temps universel, TU. Suivra le temps atomique international, TAI, obligatoire pour les mesures scientifiques de précision, défini à partir de la durée doscillation dun atome de Cesium. Cest le Bureau Internationale de lHeure à Paris qui donne lheure TAI à partir des 230 meilleurs horloges atomiques dans le monde. En 1958, on a fait coïncider le TAI et le TU et créé le temps Universel Coordonné.

71 Faiences de

72 Santorio Santorio ( ) Ce médecin, professeur de médecine théorique à Padoue, qui désirait suivre lévolution de la fièvre chez ses malades, eut, le premier, lidée de transformer lappareil de Héron dAlexandrie (100 b.c.) de manière à pouvoir mesurer le degré de chaleur. Les TEMPERATURES Linstrument est un thermomètre à air. Un changement de température de lair qui surmonte leau en fait varier le volume, celle-ci se déplace dans le tube, en colonne. Le malade introduisait la petite boule de verre dans sa bouche ou la tenait dans le creux de la main, puis Santorio notait le déplacement de la colonne deau. Ce dernier signala son instrument dans une publication de 1612 et le décrivit en 1630.

73 Entre temps, il lavait doté dune graduation décimale qui comprenait deux repères, les premiers points fixes considérés, obtenus lun en refroidissant la petite boule par de la neige, lautre en la chauffant à la flamme dune bougie. Plusieurs biographes de Galilée lui ont complaisamment attribué linvention de Santorio, de trois ans son aîné. lintroduction de la mesure dans létude du chaud et du froid La réalisation de Santorio marquait lintroduction de la mesure dans létude du chaud et du froid. thermomètre Le mot « thermomètre » apparaît pour la première fois dans un ouvrage publié, en 1624, par le jésuite lorrain Jean Leurechon ( ), Récréation mathématique, dans lequel est représenté linstrument de Santorio : « thermomètre, ou instrument pour mesurer les degrés de chaleur ou de froidure qui sont en lair ».

74 Le constructeur Joachim d'Alencé, dans un traité paru à Amsterdam en 1688, proposa deux paires de points fixes, soit le point de congélation de l'eau et le point de fusion du beurre, soit la température d'un mélange de glace et de sel et celle d'une cave profonde, dont les mesures avaient révélé la constance Puis en 1702, l'astronome danois Ole Roemer ( ) fabrique un thermomètre à alcool marquant l'eau bouillante à 60° et la glace pilée à 7,5°.

75 Thermomètre de Evangelista Torricelli (1644) Le premier thermomètre véritable a été inventé à Florence en 1654 par le grand duc de Toscane. L'appareil, à alcool, portait 50 graduations. En hiver, il descendait jusqu'à 7 degrés et montait, en été, jusqu' à 40 degrés ; dans la glace fondante, il marquait 13,5°. Le professeur napolitain Sebastiano Bartolo est le premier à avoir propos é, dans un livre posthume publi é en 1679 (Thermologia Aragonia, sive Historia naturalis thermarum), l'utilisation de la neige et de l'eau bouillante.

76 En 1717, le savant allemand Fahrenheit ( ) remplace l'alcool par du mercure. Il fixa à 32° la température de la glace fondante et à 96° la température normale du sang. Il donne au thermomètre sa forme définitive. Les TEMPERATURES Le Guide Bleu: c = (f – 32) x 5 / 9 Le petit Futé : c= (f-30)/2 + 1 au lieu de c= (f-32)/1,8. Le guide du Routard: c=(f-26)/2. Seule la première expression donne une conversion exacte.

77 Réaumur En 1730, Réaumur, physicien et naturaliste français, construisit le thermomètre à alcool pour lequel il utilisait l'échelle Ouvert depuis mai 2002, dans le domaine familial que lillustre savant a habité quelques semaines par an tout au long de sa vie, le musée retrace sa carrière scientifique, tout en la replaçant dans le vaste mouvement qui vit la science expérimentale moderne prendre son essor au XVIIIe siècle, grâce notamment à lAcadémie royale des Sciences. Réaumur fut lun des piliers de cette institution où il fut nommé par Louis XIV et dont il fut plusieurs fois le directeur. Il invente ou perfectionne des techniques aussi diverses et utiles que l acier industriel, la porcelaine, les ancres marines, lélevage des abeilles, le thermomètre à alcool, la couveuse artificielle. Et durant ses loisirs, il étudie les insectes ou expérimente pour comprendre la digestion des oiseaux.

78 Celsius Celsius, physicien suédois ( ) construisit en 1742 un thermomètre à mercure qui marquait 100° au point de congélation de l'eau et 0° au point d'ébullition de l'eau... oui oui !... Mais en 1745, Linné ( ) inversa l'échelle des températures et présenta à l'Académie suédoise un thermomètre à mercure qui marquait 0° pour la glace fondante et 100° pour l'eau bouillante.

79 Ces deux références avaient été proposées antérieurement par Jean-Pierre Christin, en 1743, à la Société Royale de Lyon. degré thermométrique serait la centième partie de la distance entre le terme de la glace et celui de l'eau bouillante En 1794, la Convention a décidé que le "degré thermométrique serait la centième partie de la distance entre le terme de la glace et celui de l'eau bouillante". degré Celsius En octobre 1948, le nom de degré Celsius a été choisi par la IX ème Conférence Internationale des Poids et Mesures. l'échelle absolue Enfin, il existe l'échelle absolue, utilisée par les scientifiques dont l'unité est le Kelvin ou K (lord Kelvin, ) : glace fondante 273,15°C, ébullition 373,15°C. Un degré K correspond à un degré Celsius, mais le zéro absolu est -273° Celsius, limite approchée de très près aujourd'hui.

80 La métrologie : une science essentielle, en constante évolution Figurine en forme de clou – figurine de Gudéa, 2100 AC, époque néo-sumérienne) – marqueur de territoire. D'où l'expression "enfoncer le clou", bien connue dans la littérature mésopotamienne … Donner le "la" Mesure d'une fréquence La Conférence internationale de Londres en 1953 a fixé la hauteur absolue du la3 à 440 Hz

81 Analyses qualitatives et quantitatives Déterminer la nature et la quantité des constituants d'un milieu : - Analyses médicales - Analyses environnementales - Analyses de matériaux Mesure de pressions

82 Mesure d'épaisseur

83 Mesure radioactivité : sensibilité extrême Procédures spécialisées Analyse qualité Certification : normes ISO COFRAC

84 Conclusions De l'infiniment petit (physique atomique) à l'infiniment grand (mondes galactiques), la précision des mesures temporelles na pas cessé de saméliorer. Comment ne pas sinterroger sur la relativité du temps : qu'est-ce qu'une seconde avec une incertitude de , sachant que : - un simple petit milliard de secondes c'est presque 32 années d'une vie humaine ; - le premier fossile - enfin, le plus ancien découvert, une bactérie - aurait 3,5 milliards d'années ; - l'apparition de la vie sur notre Terre (acides aminés) remonterait à 4 milliards d'années ; - notre système solaire, avec notre petite Terre, aurait 4,5 milliards d'années ; - l'age de l'Univers serait, depuis le Big-Bang de 15 milliards d'années et les scientifiques travaillent pour prédire ce qui a pu se passer dans les quelques fractions de seconde qui ont suivi l'instant "zéro"...

85 nombres

86 Seconde-lMinute -lHeure-lal lune1 (0,4 Mkm) soleil8 (150 Mkm) Neptune4 (4300 Mkm) Sirius9 Béta du Centaure 490

87

88 Cercle répétiteur Mesure de l'arc méridien Les deux astronomes utilisèrent le procédé de la triangulation, dont le principe est le suivant : sur la bande de terrain qui contient l'arc de méridien à mesurer, on choisit, à l'est et à l'ouest de l'arc, un certain nombre de points (des clochers, par exemple) visibles les uns des autres au moins trois par trois ; ces points forment un réseau de triangles couvrant l'arc ; depuis chaque sommet de ces triangles, on mesure les angles des visées sur les autres sommets, ce qui définit tous les triangles par leurs angles ; dans le réseau, on choisit, comme côté de l'un des triangles, une « base », longueur de terrain à peu près horizontal d'une dizaine de kilomètres, qu'on mesure directement ; par visée astronomique, on mesure l'azimut d'un des côtés des triangles, c'est à dire l'angle qu'il fait avec le méridien, ce qui permet d'orienter le réseau, puis on mesure la latitude des deux extrémités de l'arc, ce qui déterminé son amplitude. la triangulation permet alors de calculer de proche en proche, à partir de la base de la longueur des côtés des triangles et leurs projections sur le méridiens, au niveau de la mer, c'est-à-dire la longueur de l'arc, d'où l'on déduit celle du quart de méridien. Pour la mesure des angles, Delambre et Méchain utilisèrent un instrument dénommé « cercle répétiteur », mis au point peu auparavant par Borda et Lenoir, et qui permet d'atteindre une précision d'une seconde d'arc.

89 Palais des Tuileries, le Grand Salon. Les membres de la commission des poids et mesures attendent en silence. La porte s'ouvre, Louis XVI s'avance. On lui présente les savants, Monge, Meusnier, Borda, Coulomb, Vandermonde, Brisson, Tillet, Lavoisier, Haüy, Legendre, Méchain. Passant devant Jacques-Dominique Cassini, le directeur de l'Observatoire de Paris, il s'arrête longuement, les deux hommes se connaissent depuis longtemps : « Comment, Monsieur Cassini, on me dit que vous allez recommencer la mesure du méridien que votre père et votre aïeul ont déjà faite avant vous, est-ce que vous croyez le faire mieux queux ? » Cassini surpris répond tout de même : « Sire, je ne me flatterais certainement pas de mieux faire, si je navais sur eux un grand avantage. Les instruments dont mon père et mon aïeul se sont servis ne donnaient la mesure des angles quà quinze secondes près. Monsieur le Chevalier de Borda, que voici [il désigne Borda, debout au milieu de ses collègues], en a inventé un qui me donnera cette mesure des angles à la précision dune seconde ; ce sera tout mon mérite. » La scène se passe le 19 juin Le lendemain de cette entrevue, juste avant minuit, Louis XVI quittait les Tuileries pour la frontière Est du Royaume. Reconnu par un maître de poste, Jean-Baptiste Drouet, il sera arrêté à Varennes.

90 La base de départ, d'une longueur d'environ 6000 toises (11,7 kilomètres), fut mesurées près de Melun ; à titre de vérification, une seconde base fut mesurée près de Perpignan. Pour ces mesures, dirigées par Delambre et Laplace, on utilisa des « règles de Borda », confectionnées par Lenoir et ajustées sur la Toise de l'Académie ; chaque règle, longue de 12 pieds (environ 4 m) était un couple de deux tiges, l'une en platine, l'autre en laiton, placées l'une sur l'autre, réunies par une de leurs extrémités, et terminées par des verniers, ce qui permettait de tenir compte d'une manière précise de la dilatation due à la température ; on les reportait successivement, en ligne droite, tout au long de la base. Ce travail très important, accompli en pleine période révolutionnaire, fut interrompu par de nombreux incidents tels que bris ou destruction de matériel, arrestations, etc. Commencé en juin 1792, il ne fut terminé que vers la fin de Pour obtenir le résultat final, les savants ont dû aussi tenir compte de l'aplatissement de l'ellipsoïde terrestre, et ont utilisé à cet effet les données recueillies lors de la mesure d'arc de méridien faite à l'équateur de 1735 à La valeur de la distance du pôle boréal à l'équateur fut trouvée égale à toises. (La valeur utilisée pour la détermination du mètre provisoire avait été de toises).

91 Cest lors de ce voyage que Charles-Marie de La Condamine redécouvrit en 1736 cette substance élastique et la nomma « caoutchouc » en accolant et francisant deux mots indiens : « cao » qui signifie bois et « tchu » qui signifie qui pleure. Il poursuivit son voyage jusquen Guyane où il rencontra un autre scientifique français, François Fresneau, à qui il exposa les propriétés étonnantes du caoutchouc. La Condamine repartit en France tandis que Fresneau resta en Guyane où il continua des recherches sur l « arbre à caoutchouc », lhévéa. L'expédition au Pérou en 1735 pour la mesure darcs de méridien, à l'origine de la (re)découverte du caoutchouc

92 De retour en France en 1751, il fit part de ses découvertes à La Condamine et à lAcadémie des Sciences sous la forme dun mémoire intitulé : Mémoire sur une résine élastique, nouvellement découverte à Cayenne par François Fresneau où sont décrits les arbres à caoutchouc, la « saignée », la fabrication dobjets et les possibilités futures du caoutchouc.

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