Il ne s’agit pas du temps dont vous disposez mais de la manière dont vous l’utilisez ! Le temps est une grandeur physique : c’est la durée d’un phénomène dont l’unité légale est la seconde. Aujourd’hui, la montre est le moyen le plus connu de lire l’heure. Et de gérer au mieux un temps toujours précieux ! Retour sur l’histoire de son invention et explications scientifiques.
Un peu d’histoire
Bien avant l’invention de la montre telle qu’on la connaît aujourd’hui, les hommes ont ressenti le besoin de mesurer le temps. Ils ont ainsi établi des calendriers pour définir la succession des jours, des mois et des années, et ont inventé des systèmes variés pour diviser le temps compris dans une journée c’est-à-dire entre le lever et le coucher du soleil, donc les heures.
Voici donc quelques outils de mesure du temps avant l’arrivée de la montre.
Le tout premier outil qui permet la mesure du temps a été le cadran solaire. C’est un instrument silencieux, et immobile qui indique le temps solaire par le déplacement de l'ombre d'un objet de forme variable (le gnomon ou le stylet) sur une surface plate, la table du cadran, associé à un ensemble de graduations tracées sur cette surface. Le cadran solaire le plus ancien est égyptien et date de 1500 avant JC. Ce système est connu dans toutes les civilisations, mais il est imprécis.
Le sablier est constitué d'un récipient en verre qui contient du sable. Ce récipient comporte deux compartiments reliés par une petite ouverture. Il est rempli de coquilles d’œufs pulvérisées (car utiliser du vrai sable ne permettait pas d’obtenir un grain assez fin) qui se trouve dans le compartiment inférieur : lorsque nous le retournons les coquilles d’œufs s’écoulent de façon régulière, et permettent de d’indiquer une durée fixe. Le sablier n'est pas un outil fiable pour mesurer précisément l'écoulement du temps. Plusieurs facteurs peuvent affecter la durée d'écoulement du sable (la finesse du sable, la forme des chambres) et il ne peut mesurer des temps longs.
C’est bien plus tard qu’apparaîtra la montre que nous utilisons le plus aujourd’hui : la montre à quartz. Elle a été inventée en 1880 par Warren Marrison.
S’en est suivi diverses améliorations en vue, notamment de la commercialisation du produit. La première montre-bracelet à quartz commercialisée est, en 1969, la Seiko 35SQ, développée par une entreprise japonaise qui de nos jours porte le nom de Seiko Epson. C’est l’entreprise qui fabrique les célèbre imprimantes Epson.
Les principes scientifiques d’une mesure du temps
Le quartz est un minéral constitué de silice (SiO2) cristallisé. Il est présent, à l'état pur ou comme constituant, dans les granits, les grès ou encore les sables. C’est le minéral qui constitue majoritairement notre lithosphère (croûte terrestre). Le quartz que nous utilisons dans le domaine électrique possède des propriétés piézoélectriques : il oscille (vibre) à une valeur précise de 32 768 fois par seconde lorsqu'on lui applique une tension électrique particulière, appelée tension de résonance. Ce minéral permet donc de convertir un courant électrique en une oscillation mécanique de fréquence très précise.
Ce courant va alors faire osciller (vibrer) le cristal de quartz (2).
Le circuit détecte aussitôt ces oscillations du cristal (3) et les transforme en impulsions électriques régulières de une par seconde (4).
L’étape suivante se différencie par l’existence de deux types de montre : celle par affichage analogique (les aiguilles) et l’autre à affichage digital. Pour une montre à quartz dotée d'aiguille, ces impulsions vont faire tourner un système mécanique (5) qui aura pour effet de décaler l'aiguille (6) très régulièrement. Une montre à quartz à affichage digital est quant à elle munie de cristaux liquides qui reçoivent directement les impulsions nécessaires à l'affichage de l'heure. Il n'y a donc aucune transmission mécanique.
Ce n’est pas pour rien que nous utilisons les montres à quartz : elles sont beaucoup plus précises car elles ne perdent qu’une seconde tous les 6 ans, alors qu’une montre mécanique, du fait des frottements, se décale de quatre secondes par mois. Ce qui représente en moyenne 4 x 12 = 48 secondes de décalage par année !
Intérieur d’une montre à quartz : 1- pile 2- bobine 3-4- circuit intégré
5- cristal de quartz 6- visse qui permet le réglage de l’heure 7-8- système mécanique
La montre à quartz nous a ainsi mis à l'heure, en tout cas mieux que les autres !...
Bien évidemment, la majorité des personnes ne pensent pas au fonctionnement de la montre qu'ils portent à leur poignet, et à toute l’ingéniosité qui a été nécessaire à son invention.
Peut-être demain porterons-nous des montres atomiques ? Ou des montres quantiques ?
Peut-être finirons-nous par être à l’heure ?
Luke FLOUR (1ère S –LFM) (www.lepetitjournal.com/manille) mardi 20 décembre 2016
Sources
http://www.futura-sciences.com/maison/definitions/maison-montre-quartz-11091/
http://www.futura-sciences.com/planete/definitions/structure-terre-quartz-3836/
http://www.linternaute.com/science/technologie/comment/06/montre-quartz/montre-quartz.shtml
