Le mouvement perpétuel

DE PAULOU MASSAT Pierre
ARNAUD Rémy
LABOURET Timothée
1S2
TPE 1ère scientifique
LE MOUVEMENT PERPETUEL
Matières traitées : Physique/Histoire
Problématique : Est-il possible de modéliser le mouvement
perpétuel ?
Ceci est un dossier écrit où ne figure que le texte de la production finale (hormis quelques
schémas d’explication). Ayant choisi de présenter la production finale sur un site Internet, la
présentation de ce dossier n’est pas soignée telle que devrait être un dossier écrit. L’adresse
du site Internet avec la production complète vous sera communiquée avant la fin de la
semaine.

SOMMAIRE
TPE 1ère scientifique ................................................................................................................... 1
Matières traitées : Physique/Histoire .......................................................................................... 1
Problématique : Est-il possible de modéliser le mouvement perpétuel ? ................................... 1
Introduction ................................................................................................................................ 3
I) Généralités sur le mouvement perpétuel................................................................................. 4
1) Histoire du mouvement perpétuel ...................................................................................... 4
2) Mouvement perpétuel et thermodynamique ...................................................................... 5
Le premier principe ............................................................................................................ 5
Le second principe ............................................................................................................. 6
3) Les différents types de mouvement ................................................................................... 7
Le mouvement de 1er type .................................................................................................. 7
Le mouvement de 2nd type ................................................................................................. 7
Les autres types de mouvement.......................................................................................... 8
1) Faits historiques ................................................................................................................. 9
2) Différentes représentations .............................................................................................. 10
3) Pourquoi ce mouvement n’est pas perpétuel ................................................................... 11
Conclusion ................................................................................................................................ 12

Introduction
Créer une machine qui fonctionnerait éternellement, n’importe quel inventeur en a rêvé.
Une machine qui tournerait de manière autonome à l’infini constituerait une aubaine pour le
monde scientifique. Cette idée porte le nom de mouvement perpétuel. En effet par machine à
mouvement perpétuel on définit tout appareil capable de fonctionner sans s’arrêter une fois
lancé, sans besoin d’énergie extérieure et sans transformation du système. A cette définition
certains précisent que la machine doit effectuer un travail utile. En effet pourquoi créer une
machine à mouvement perpétuel ?
Depuis le 8ème siècle, d’abord les simples bricoleurs, puis les techniciens, inventeurs,
physiciens ont rêvé d’une telle machine en tant qu’idéal de perfection. En même temps et plus
largement, les hommes réfléchirent à un moyen de trouver une source d’énergie inépuisable,
une manière de produire un travail gratuitement. De nos jours le débat est plus que jamais
ouvert, et le nom d’ « énergie libre » est né. Ce terme signifie la recherche d’un système qui
pourrait fournir plus d’énergie qu’il n’en consomme, c’est donc bien plus qu’une machine à
mouvement perpétuel.
Evidemment, si ces recherches avaient été fructueuses, le pétrole ne serait plus la première
énergie utilisée dans le monde. Tous les chercheurs se sont heurtés aux lois fondamentales de
la physique et en particulier aux lois de la thermodynamique qui a réduit à néant la plupart des
découvertes. Cependant tout le monde ne s’est pas découragé et les brevets se multiplient
encore de nos jours malgré l’impossibilité théorique de tels fonctionnements.
Peu de machines à mouvement perpétuel ont dépassé le stade de prototype car souvent les
gouvernements, les concurrents, voyant une menace financière en ont empêché la diffusion.
Nous arrivons à la question sur laquelle les idéalistes et les cartésiens se disputent : Est-il
possible de modéliser le mouvement perpétuel ?
Les avis divergent, mais une chose est sûre : Si le mouvement perpétuel était purement
impossible, l’idée serait depuis longtemps passée aux oubliettes. Si des scientifiques tels que
Léonard De Vinci, Nicolas Tesla se sont penchés sur la question, c’est qu’elle vaut la peine
d’être étudiée.
Dans une première partie, nous nous intéresserons au mouvement perpétuel en général, son
histoire, ses principes, ses lois et ses différents types.
Parmi les scientifiques qui ont conçu des machines à mouvement perpétuel se trouve Johann
Bessler, connu sous le pseudonyme d’ « Orffyreus ». Il a réfléchi à plus de 300 modélisations
du mouvement perpétuel et l’une d’entre elles fut considérée comme efficace par des experts.
Cette machine, ou son principe de base furent repris par de nombreux chercheurs et l’étude de
cette machine constituera une deuxième partie. Après avoir étudié plusieurs représentations
du principe de la machine d’Orffyreus, nous essaierons d’en tirer des conclusions quant au
mouvement perpétuel en général.

I) Généralités sur le mouvement perpétuel
1) Histoire du mouvement perpétuel
L’histoire du mouvement perpétuel remonte au 8ème siècle et même plus loin encore. Pendant
des millénaires, l’idée d’un mouvement perpétuel n’était pas claire : on ne savait pas si cela
était possible. Au fur et à mesure, le développement de la thermodynamique moderne a pu
faire adhérer tous les inventeurs et scientifiques à une idée : le mouvement perpétuel est
impossible. Malgré cela, beaucoup ont quand même tenté de réaliser ce qui est le Graal des
inventeurs, une machine à mouvement perpétuel.
Aux environs de l’an 700 en Bavière a été inventé une machine appelée la « roue magique »,
utilisant des aimants pour tourner seule jusqu’à ce que des frottements l’arrêtent. En cette
période de l’âge sombre, une roue qui tournait seule ne pouvait qu’être le fait de magie.
Plutôt que de chercher à exploiter ce phénomène, on accorda aux machines de ce type des
propriétés magiques comme l’éloignement des mauvais esprits.
Les premiers documents portant réellement sur le mouvement perpétuel datent du 13ème siècle.
Villard de Honnecourt, un architecte français dessina dans son célèbre « carnet » des plans de
machines dont cette roue qui devait « tourner seule ». A l’époque c’est ainsi que De
Honnecourt définissait le mouvement perpétuel. Alors qu’il rejetait toute autre tentative de
mouvement perpétuel, il croyait, lui, l’avoir découvert grâce à cette machine. Elle devait,
selon lui, fonctionner avec des maillets et du vif-argent (mercure) et ainsi remplacer les
cloches d’une église. Plus tard il admettra dans son carnet qu’une telle machine ne peut
absolument pas tourner par elle-même et reconnaîtra l’impossibilité du mouvement perpétuel.
Léonard de Vinci fut le premier grand inventeur à se pencher sur la question. Il fit un grand
nombre de dessins et dessina notamment « la lourde cheminée ». Il imagina également une
roue déséquilibrée similaire aux projets retrouvés dans le carnet de Villard de Honnecourt.
Ainsi, Léonard de Vinci avait déjà découvert le principe le plus utilisé dans les tentatives de
mouvements perpétuels, mais cette fois-ci l’inventeur cherchait à prouver l’impossibilité du
mouvement perpétuel.
Les XVIIème et XVIIIème siècles virent naître de nombreuses machines mais soit elles n’étaient
pas fonctionnelles, soit la pratique ne permettait pas de les construire. Cependant certains
inventeurs auraient créé des machines fonctionnelles tel en 1638, Edward Somerset, 2nd
marquis de Worcester qui obtint des brevets et exposa beaucoup de roues à eau au roi Charles
Ier d’Angleterre, dont certaines, selon témoignages, auraient un mouvement perpétuel. En
l’absence de preuve tangible, il est difficile de croire à ces témoignages.
Dans les années 1760, James Cox développa une horloge qui n’utilisait pas d’énergie
extérieure et n’avait pas besoin d’être remontée. Cette machine fonctionna et impressionna
tout le monde. Peu de temps après, la fraude fut découverte : l’énergie provenait des
changements de pression atmosphérique, qui servait à alimenter la machine à travers un
baromètre à mercure. Même si la machine n’avait pas réellement un mouvement perpétuel,
l’astuce de James Cox permettait de faire fonctionner l’horloge sans autre énergie. Cette
horloge existe toujours aujourd’hui mais est désactivée.

La date qui a le plus marqué l’Histoire du mouvement perpétuel est 1775. Cette année-là, sous
l’influence de Laplace, jeune physicien alors très admiré parmi les scientifiques, l’Académie
des sciences interdit les recherches sur le mouvement perpétuel prétextant qu’il était
impossible et qu’il risquait de consommer temps, argent et talent d’inventeurs géniaux de
l’époque. Dès lors et jusqu’au XXème siècle, les tentatives de création de machines
perpétuelles se firent beaucoup plus rares et c’est sans doute pour cette raison que l’idée du
mouvement perpétuel a pour un temps disparu.
Cependant, dans notre monde actuel où la problématique de l’énergie et de la pollution fait
surface, les chercheurs se concentrent à nouveau pour essayer d’y apporter une solution en
créant une machine produisant de l’énergie à partir de rien. Ces scientifiques rechignent à
utiliser le terme de mouvement perpétuel, tout d’abord à cause de ses échecs passés, mais
aussi compte tenu du fait que le but n’est pas une machine qui fonctionnerait éternellement,
mais bel et bien de créer de l’ « énergie gratuite » (free energy en anglais, une mauvaise
traduction transformant ce terme en « énergie libre »), peu importe le moyen.
Devant le nombre de telles propositions, l’USPTO (United States Patent and Trademark
Office) a décidé de ne donner de brevet qu’aux machines qui étaient réellement construites et
fonctionnelles. Cependant tous les brevets américains décernés depuis lors n’existent que
parce que les machines ne se réclament pas vraiment du mouvement perpétuel mais s’en
approchent. On peut citer par exemple Howard R. Johnson en 1979 pour son "moteur à
aimant permanent" ou Daniel Baker, en 1978 avec son "appareil à propulsion magnétique". A
partir du moment où ces machines ne sont pas perpétuelles, nous les passerons sous silence.
A ce jour, on n’a donc aucune preuve qu’une machine à mouvement perpétuel ait été créée, et
cela semble totalement impossible. Cependant, le progrès avance et pour en être sûr, il faut
étudier rationnellement les conditions nécessaires à un mouvement perpétuel.
2) Mouvement perpétuel et thermodynamique
Lorsqu’on souhaite s’intéresser de près au mouvement perpétuel et en rechercher les
éventuelles modélisations, on ne peut faire abstraction des lois de la thermodynamique.
On peut définir la thermodynamique de deux façons : la science de la chaleur et des machines
thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. Dans le cas de cette étude, ses lois
restreignent énormément toute idée de machine perpétuelle et en ont découragé plus d’un.
Les deux principes les plus importants sont le premier et le second. On leur en ajoute parfois
deux autres (n°0 et n°3). Le 3ème principe est encore controversé, et le principe 0 est à la base
de la thermodynamique et n’est pas vraiment utile pour ce que l’on souhaite étudier. Nous
éviterons donc de les expliquer dans ce paragraphe.
Le premier principe
Il affirme que l'énergie est toujours conservée. Autrement dit, l’énergie totale d’un
système isolé reste constante. Les événements qui s’y produisent ne se traduisent que par
des transformations de certaines formes d’énergie en d’autres formes d’énergie. L’énergie