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Mesureur de liquides, système de Héron

A. de Rochas, La Nature N°507 — 17 février 1883

Mis en ligne par Lauryn le mardi 5 août 2014

Il est difficile de citer une invention nouvelle dont on ne puisse trouver les racines dans l’antiquité. Tel est le cas du mesureur de liquide que signalait La Nature dans son numéro du 12 janvier 1885.

Héron d’Alexandrie en avait déjà proposé un qu’il décrit ainsi dans ses Pneumatiques :

« Construction d’un vase appelé Dicaiomètre (c’est-à-dire La juste mesure) qui, ayant été rempli de liquide, en laisse couler une quantité égale chaque fois qu’on le renverse. »

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« Voici cette construction (fig. 1) :

« Soit un vase dont le col est fermé par un diaphragme. Près du fond on place une petite sphère Γ d’une capacité égale au volume que l’on veut faire écouler. À travers le diaphragme on fait passer un petit tube ΔE qui communique avec la petite sphère ; ce tube doit être percé d’un trou très fin Δ près et au-dessous du diaphragme. La sphère est percée à sa partie inférieure d’un petit trou Z d’où part un tube ZH allant communiquer avec l’anse du vase qui est creuse. À côté de ce trou le globe doit avoir un autre trou Λ qui le fait communiquer avec l’intérieur du vase ; l’anse doit avoir aussi un évent Θ.

« Après avoir bouché l’évent Θ, on remplira le vase de liquide au moyen d’un trou que l’on rebouchera ensuite. On pourra également se servir du tube ΔE, mais il faudra alors percer un petit trou dans le corps du vase pour donner issue à l’air [1]. Le globe Γ se remplira en même temps que le vase. Maintenant, si nous retournons le vase en laissant libre l’évent Θ, le liquide qui se trouve dans le globe Γ et dans le petit tube ΔE s’écoulera [2] . Si nous refermons l’évent et que nous ramenions le vase à sa position primitive, le globe et le tube se rempliront de nouveau, car l’air qu’ils contiennent sera chassé par le liquide qui s’y précipitera [3] . Le vase étant encore une fois renversé, une quantité égale de liquide coulera de nouveau, sauf cependant une différence provenant du petit tube ΔE, car ce petit tube ne sera pas toujours plein et se videra à mesure que le vase se videra ; mais cette différence est tout à fait insignifiante. »

Le système des tubes concentriques munis de trous qu’emploie M. Monroy avait également son analogue chez les Grecs. Il servait à produire un tour très élégant de physique amusante dont voici la description d’après le même ouvrage de Héron. Peut-être le verrons-nous, quelque jour, apparaître aussi clans les trinkhalls des boulevards.

« Étant donné un vase, y verser par l’orifice des vins de plusieurs espèces et en faire couler, par un même goulot, celui que l’on désignera, de telle sorte que, si différentes personnes ont versé différents vins, chaque personne retire à son tour tout le vin qu’elle a versé.

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Soit AB (fig. 2) un vase hermétiquement clos dont le col est fermé par un diaphragme EZ et qui est divisé en autant de compartiments que l’on a l’intention d’y verser d’espèces de vin. Supposons par exemple que HΘ et KΛ soient les diaphragmes formant les trois compartiments M, N, Ξ, dans lesquels on doit verser du vin. Dans le diaphragme EZ on perce de petits trous correspondant respectivement avec chacun des compartiments. Soient 0, π, P ces trous, dans lesquels on soude de petits tubes Πε, OT et PΥ qui se dressent dans le col du vase. Autour de chacun de ces tubes on perce dans le diaphragme EZ des trous encore plus petits, comme ceux d’un crible, par lesquels les liquides peuvent couler dans les différents compartiments. Quand donc nous voudrons introduire l’un des vins dans le vase, nous boucherons avec les doigts les évents ε, T, Υ et nous verserons dans le col Φ ce vin qui y restera sans couler dans aucun des compartiments, parce que l’air qui est contenu dans ceux-ci n’a pas d’issue ; mais, si nous ouvrons l’un des évents ε, T, Υ, l’air qui est dans le compartiment correspondant sortira et le vin coulera dans ce compartiment par les trous du crible. Refermant alors cet évent pour en ouvrir un autre, nous introduirons de même une autre qualité de vin, et ainsi de suite quel que soit le nombre des vins et celui des compartiments correspondants du vase AB.

« Voyons maintenant comment chacun peut venir retirer à son tour son propre vin par le même goulot.

« Au fond du vase AB on dispose des tubes qui partent de chacun des compartiments, savoir : le tube Χψ partant des compartiments M, le tube ωο de N, enfin λφ de Ξ. Les extrémités ψ, ο et φ de ces tubes doivent communiquer avec un autre tube αψ&omicronφ dans lequel est ajusté exactement un autre tube β fermé en Γ à son extrémité intérieure et ayant des trous percés aux droits des orifices ψ, ο et φ de telle sorte que ces trous puissent, à mesure que le tube tournera, recevoir respectivement le vin contenu dans chacun des compartiments et le verser au dehors par l’orifice dudit tube β. À ce tube on fixera une broche en fer δε dont l’extrémité ε portera une masse de plomb π ; à l’extrémité δ on adaptera une épingle de fer retenant en son milieu un petit cornet dont la concavité sera tournée vers le haut. Supposons donc établi ce cône tronqué dont la plus grande base sera en ξ et la plus petite en θ ; on aura encore des petites boules de plomb de poids différents et en nombre égal à celui des compartiments M, N, Ξ [4]. Si nous plaçons la plus petite dans le cornet ξθ, elle descendra à cause de son poids jusqu’à ce qu’elle vienne s’appliquer contre la surface intérieure du tronc de cône et on devra disposer les choses de telle façon qu’elle fasse tourner le tube de manière à amener au-dessous de celui de ses trous qui lui correspond et qui recevra ainsi le vin du compartiment M ; ce vin coulera alors aussi longtemps que la balle restera dans le cornet, à moins qu’il ne soit totalement écoulé. Si maintenant nous enlevons la balle, le poids π, en revenant à sa première position, fera fermer l’orifice et cesser l’écoulement. Si nous plaçons de nouveau dans le cornet une autre balle nous produirons ainsi une plus grande inclinaison de la tige εσ et le tube β tournera davantage de manière à amener au-dessous de ο son trou correspondant, alors le vin qui est contenu dans le compartiment N coulera ; si nous enlevons la boule, le poids π redescendra à sa place primitive, le trou ο sera bouché et le vin cessera de couler. En plaçant enfin la dernière boule qui est la plus lourde, le tube β tournera encore davantage de manière à faire couler le vin qui est dans le compartiment β.

« Il faut remarquer que la plus petite des balles doit être assez lourde pour que, placée dans le cornet, elle l’emporte sur le poids π et par suite détermine la rotation du tube β ; les autres balles seront alors suffisantes pour provoquer la rotation du tube β.

Il est fort probable que M. Mouroy n’a point eu connaissance de l’ouvrage de l’ingénieur alexandrin dont la première traduction française vient d’être publiée, il y a peu de jours, chez M. Masson ; mais un savant du dix-septième siècle, Jacques Besson, en avait lu une traduction latine et avait publié l’appareil n°2 avec quelques modifications dans son Théâtre des machines. Cet appareil se vulgarisa alors sous la forme d’un tonneau qu’on trouve reproduit dans presque tous les recueils de récréations physiques.

On voit que l’archéologie Scientifique ne se borne pas à être curieuse et qu’elle peut quelquefois être utile.

Albert de Rochas d’Aiglun


[1Ce trou doit être bouché ensuite.

[2En effet, l’air entrera par l’évent Θ dans le globe Γ ; d’autre part, le liquide qui passe par le tube ΔE bouche le trou très fin d et empêche l’eau de pénétrer par là dans le vase, de telle sorte que le liquide contenu dans ce vase ne peut couler dans le globe

[3L’air du globe s’échappera par le tube ΔE, et le liquide du vase coulera dans le globe parce que l’atmosphère pourra exercer sa pression au-dessus, grâce au trou très fin Δ redevenu libre.

[4Héron aurait dû ajouter que ces boules sont des espèces de marques qu’on donne aux opérateurs quand ils viennent verser leur vin dans le grand vase. On va voir qu’il suffira que l’un quelconque de ces opérateurs jette sa boule dans le cornet pour faire aussitôt couler son propre vin.