Les représentations de la machine d’Atwood

Avant l’invention du chronomètre, la chute libre était difficile à étudier quantitativement, car la distance parcourue est grande et le temps de la chute très court : 125 mètres en 5 secondes par exemple. Galilée déjà, avait cherché comment la ralentir en utilisant le plan incliné.

Georges Atwood (1745-1807), physicien anglais enseignant à Cambridge, met au point en 1784 un appareil permettant de diminuer l’accélération du mouvement et de vérifier les lois de la chute des corps.

Cet appareil est composé, comme l’explique Adolphe Ganot dans son Traité élémentaire de physique : « […] d’une colonne de bois de 2,30m environ de hauteur. A son sommet est placée une […] poulie de cuivre ; sur laquelle s’enroule un fil de soie assez fin pour que son poids puisse être négligé, […], et soutenant à ses deux bouts, deux poids égaux K et K’. […] Sur le devant de la colonne est fixé un mouvement d’horlogerie. […] Enfin, parallèlement à la colonne est une échelle de bois divisée en centimètres, et destinée à mesurer les espaces parcourus par le corps qui tombe. […] les poids K et K’ se font équilibre, et ce n’est qu’en vertu de l’excès de poids mqu’on pose sur le premier, que l’équilibre est rompu et que la chute du poids K est déterminée. ».

La machine conçue par Georges Atwood sera un instrument commode à utiliser pour l’expérimentation, elle servira de support d’exercices dans tous les cours de physique jusque dans les années 1960. Son mode de fonctionnement et son utilisation pédagogique sont décrits dans divers manuels de physique présents dans les collections de la bibliothèque universitaire et dont voici des exemples.

 

 

 

 

 

Dans Description et usage d’un cabinet de physique expérimentale (1795), Sigaud de La Fond expose en ces termes l’avantage que présente la machine d’Atwood « Comme la vitesse d’un corps mu par la pesanteur, augmente à chaque instant de sa chute, il faut, pour en connoître la quantité que l’on puisse arrêter dans un tems donné, la force accélératrice, afin de déterminer ses degrés d’accroissement par l’espace que ce corps parcourt dans les instans suivans avec un mouvement uniforme […]».

 

 

 

 

 

On retrouve dans le Traité élémentaire de physique de Despretz (1827), une description précise de la « machine ingénieuse » d’Atwood accompagnée de tableaux présentant les calculs effectués lors des expériences réalisées avec l’appareil.

 

 

 

Dans son manuel publié en 1905, Leçons élémentaires de physique à l’usage des candidats au certificat d’études physiques, chimiques et naturelles, Albert Turpain, détaille, grâce à un schéma légendé inséré dans le corps du texte, l’étude de la chute des corps par la machine d’Atwood.

 

 

 

 

 

 

 

La machine d’Atwood conservée dans la collection d’appareils anciens de physique de l’Université Lyon 1 a été construite vers 1850 par Lecomte à Paris. Elle a été remise en état par Jean François Jal et Françoise Langlois. Trois poulies ont été refaites à l’identique par Jean-Pierre Dubois à l’Observatoire de Lyon. Il lui manque encore son dispositif de mesure du temps. Du 4 au 8 février 2013, Françoise Langlois et Jean-François Jal ont refait à la Bu sciences les expériences décrites dans les manuels de physique en utilisant l’exemplaire restauré que possède l’université.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Billet rédigé par Livia Rapatel

Bibliographie :

Atwood, George. A treatise on the rectilinear motion and rotation of bodies ; with a description of original experiments. Relative to the subject. Cambridge : Printed for J. & J. Merrill & J. Deighton, 1784.

De Magellan, Jacinto. Description d’une machine nouvelle de dynamique inventée par M. G Atwood. Londres : de l’imprimerie de W. Richardson, 1780.

 

 

 

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