Comment Remonter automatiquement les masses d`une horloge

Comment
Remonter
automatiquement
les masses d'une
horloge
mécanique ?
Borel Nicolas 1éreS3
Leroy Luka
Rey Robin
2009-2010
TPE « Les horloges » 1/17

Sommaire
I ) Introduction
II ) Horloge du lycée
1) Vérification de l'hypothèse de descente des masses.
2) Mesure et calcul du temps de détention du ressort.
3) Détermination de la puissance moteur nécessaire au remontage hebdomadaire des
masses.
4) Détermination de la puissance moteur nécessaire au remontage journalier des
masses.
5) Détermination du couple et de la vitesse angulaire nécessaire.
III ) Expérience « meccano »
1) Expérience.
2) Mise en évidence du rapport de réduction.
3) Calcul du rapport de réduction.
IV ) Conclusion
TPE « Les horloges » 2/17

I ) Introduction
Toute notre aventure commença l'année dernière en classe de seconde quand notre professeur
d'Initiation aux Sciences de l'Ingénieur nous fit découvrir l'horloge du lycée. Celle-ci était
arrêtée depuis 1985 à cause de divers problèmes techniques et structurels. Nous décidâmes donc
de la remettre en fonctionnement. Avec notre classe, nous fîmes diverses mesures et
effectuâmes de nombreuses rénovations (mesure des puits, pesage des masses, nettoyage du
mécanisme, changement des câbles, ...). Cette année 2009-2010 la nouvelle classe de seconde
continue de rénover l'horloge en effectuant la suite des travaux.
Comme beaucoup d'horloges d'édifice aujourd'hui, celle du lycée était laissée à l'abandon. Ainsi
sur l'ensemble des horloges d'édifices du Briançonnais (une dizaine), seules deux (Puy Saint
André et Sainte Catherine ) sont encore remontées régulièrement. Celle de la collégiale est
remontée à titre exceptionnel. Les autres sont rattrapées par la modernité et le système
mécanique est remplacé par un système électrique informatisé.
Ce nouveau système évite que l'on soit obligé chaque semaine de remonter à la manivelle les
poids de l'horloge. Mais cette dernière est dénaturée et perd toute son histoire. Nous allons
donc étudier la possibilité de remettre en service la mécanique très ancienne qui fait pleinement
partie de notre patrimoine, sans pour autant négliger le progrès technique, et éviter qu'une
personne ait à se déplacer toute les semaines.
Après quelques moments de réflexion, nous nous sommes penchés sur une solution
envisageable: remonter les poids en utilisant un moteur. Cette solution sera optimisée pour
réduire la consommation d'énergie: le moteur sera le plus économique possible!
La relation avec le sujet est subtile... L'Homme et la Nature, l'Homme a toujours cherché a
pouvoir se situer dans le temps et dans l'espace. L'horloge est une solution pour connaître le
temps précisément. (Voir « Annexe Les horloges et l'Histoire ».)
II ) L'horloge du lycée
L'horloge du lycée sans les câbles.
TPE « Les horloges » 3/17

Photo légendée du mécanisme, prise de la droite.
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1 ) Vérification de l'hypothèse sur la hauteur de
descente des poids (dans le texte, les masses sont appelées « poids »)
L'année dernière en 2nde ISI nous avons démonté les câbles de l'horloge du lycée. Pour acheter
un nouveau câble, il nous a fallu estimer la hauteur des puits dans lesquels descendent les poids.
Nous avons donc mesuré à l'aide d'une corde. Cela nous a donné un hauteur approximative de
13 mètres. Nous vérifions cette hypothèse en utilisant le mécanisme de l'horloge. Nous avons
pu observer que le câble s'enroule autour du tambour en formant une première épaisseur sur
toute la longueur puis revient en faisant 22 tours sur une deuxième épaisseur.
Robin en 2nde ISI défait les câbles
Mesure du puits à l'aide d'une corde Schéma de la cheminée
Longueur du tambour: 15 cm
Diamètre du tambour: 8,0 cm
Périmètre du tambour: 25,13 cm
Diamètre du câble:0,6 cm
TPE « Les horloges » 5/17
Hauteur approximative des puits: 13 m