La mécanique classique

L’humanité possède depuis 2000 ans les connaissances mathématiques nécessaires et pourtant la science de la mécanique a dû attendre le XVIIème siècle pour se développer. Avant Galilée, né il y a 4 siècles et demi (1564), personne dans l’imprécision de la vie quotidienne n’a essayé de suggérer l’usage pratique du nombre, du poids et de la mesure pour en faire un élément de savoir précis. La création de la nouvelle science du XVIIème fut fondée sur l’idée platonique du monde basé sur des structures mathématiques. Il n’y aurait pas eu de Galilée ou de Descartes sans Archimède, ni de dynamique sans statique. La mécanique « classique » basée sur la science de la matière développée depuis le XVIIème est l’étude des principes de l’équilibre et du mouvement des corps. Elle est applicable grâce aux théories de la dynamique et aux principes de l’inertie.

L’instrument horloger fait partie intégrante du domaine de la mécanique « classique » née au début du XVIIème siècle. La création des instruments est le moyen utilisé par l’homme pour vérifier les principes de la science et son application pratique. Ils font partie du domaine de la mécanique « classique ». L’adjectif « classique » est utilisé pour distinguer ce thème scientifique d’autres développements plus récents comme la théorie de la relativité ou la mécanique quantique créée au début du 20ème.

 

Histoire de l’oscillateur

 

Depuis maintenant plus de trois siècles les montres mécaniques fonctionnent avec un balancier spiral comme organe régulateur. A la fin du XVIIème après les tentatives de l’Abbé de Hautefeuille de fixer au balancier un ressort linéaire réglant qui a pour but d’obtenir un balancier à fréquence propre, Christian Huygens en 1675 améliore le principe en inventant le spiral et en le couplant à un balancier annulaire. Cet oscillateur a un avantage certain sur tous les autres puisqu’il a, à l’image du pendule vu précédemment, la propriété d’être isochrone.

Illustration de l’organe réglant conventionnel, la roue d’échappement, l’ancre, et le balancier-spiral.

 

De nombreuses versions d’échappements et balanciers-spiraux ont vu le jour depuis. L’utilisation de nouveaux matériaux et procédés de fabrication, ont permis une amélioration de la précision, une miniaturisation de certaines pièces et une augmentation de la fréquence. De nombreuses recherches techniques ont abouti afin de compenser les effets perturbateurs, comme la variation de température, l’influence de la force gravitationnelle et des forces centrifuges.

Cependant aucun grand changement conceptuel n’a eu lieu depuis, le cœur des montres reste le balancier spiral entretenu par une ancre. Portées au poignet, nos montres subissent des contraintes qui n’existaient pas pour les montres de poche. Aujourd’hui, une montre-bracelet portée au poignet est autrement plus « torturée ». Les changements de position sont rapides et désordonnés. Les lois physiques sont claires : pour compenser la violence des mouvements du poignet, il faut que les éléments soient le plus léger possible, avec une fréquence maximum.

 

Suite aux nombreux tests menés en laboratoire du premier balancier-spiral silicium auto-compensateur De Bethune avec son échappement silicium 72’000 A/h, présenté à titre expérimental à Bâle 2006, la certitude que le balancier-spiral entretenu par une ancre ne peut guère dépasser les 10 Hz (72’000 A/h) semblait évidente, pour des raisons de fiabilité et surtout de résistance mécanique face à l’usure du temps.

 

Illustration de l’évolution des différents composants pour organe réglant breveté par De Bethune depuis 2004

 

De Bethune a pris le pari de révolutionner le fonctionnement des garde-temps mécaniques en développant une montre à fréquence sonore avec un échappement magnétique.

 

L’idée d’un échappement magnétique date déjà de 1927, notamment l’échappement magnétique de Clifford. L’utilisation d’une lame vibrante pour réguler une horloge n’est pas non plus totalement nouvelle. La première pendule électrique de ce type date de 1866, et fut inventée par Louis Francois Clément Breguet (1804-1883). Cette dernière refait surface un siècle plus tard avec les diapasons des premières montres électriques. Des travaux de recherche sur la synchronisation entre un diapason et un balancier spiral ont eu lieu au début des années quatre-vingt.

 

L’idée nouvelle imaginée par De Bethune, est de réaliser la mise en résonnance d’un oscillateur acoustique, par une source d’énergie entièrement mécanique, afin de réguler un mouvement de montre.