L'horloge à pendule

L’intérêt du mouvement régulier du pendule pour la construction d’horloges a été remarqué pour la première fois par le physicien et astronome italien Galilée qui établit que la période d’une oscillation complète est constante. Cependant cette théorie n’est plus valable pour les grandes amplitudes, nous le verrons par la suite. Ce fut Christian Huygens qui réussit à résoudre ce problème. Ainsi, en 1657, Isaac Thuret construisit, selon les indications d’Huygens, une horloge dont la précision variait de 2minutes par jour, ce qui était remarquable pour l’époque.


Sachant que le principe de l’horloge à pendule est basé sur les oscillations, autour d’un axe horizontal, d’une tige verticale comportant un poids à son extrémité, nous avons effectué une expérience permettant de nous donner une idée des critères desquels pourrait dépendre le temps d’oscillation du pendule.
Pour représenter le pendule, nous nous sommes muni d’un fil dont la masse est négligeable et sur lequel nous avons suspendu des poids de différentes masses. Ce fil dont nous avons également modifié la longueur à différentes reprises était lui-même suspendu à un suspenseur.
Voici les résultats de notre expérience :

Malgré l’imprécision de notre expérience, étant faite par nous même ainsi qu’un chronomètre,nous pouvons remarquer que le temps que met le pendule à osciller 10 fois dépend de la longueur du fil mais ne dépend pas de la masse du poids suspendu.

Après quelques recherches, nous avons compris que le temps d’oscillation dépend de l’amplitude et avons réalisé le graphique suivant :

Nous pouvons constater que pour de petites amplitudes la période est quasiment constante, tandis que lorsque l’amplitude est grande la période augmente considérablement.
C’est pourquoi la théorie de Galilée n’est pas valable pour les grandes amplitudes.
La période d’un pendule simple, c’est-à-dire le temps mis par le pendule à effectuer un aller retour est définit par la formule suivante :

Le pendule simple, utilisée dans les horloges, par exemple, se révèle précise si la longueur du balancier est constante.
Le défaut des horloges à pendule est leur taille souvent imposante et aussi le faite que l’on peut les déplacer sans modifier le mouvement du pendule et ainsi fausser la mesure du temps.
Cette horloge reste pour l’époque une découverte de grande valeur par sa précision supérieur aux moyens de mesure du temps antérieurs.