La machine de Huygens : soulever des "poids" grâce à la pression atmosphérique, à la fin du XVIIe siècle

Membre de l’Académie royale des sciences dès sa fondation en 1666, le néerlandais Christian Huygens (1625-1695) présente en septembre 1673 une note qu’il intitule « Nouvelle force mouvante par le moien de la poudre à canon et de l’air ». Son dispositif consiste à utiliser l'explosion de la poudre à canon pour engendrer une différence de pression de part et d'autre d'un piston, celui-ci étant libre de coulisser dans un cylindre vertical. Par l'intermédiaire d'une poulie et d'une corde, la descente du piston permet alors de soulever une lourde charge.

Les améliorations successives du dispositif de Huygens conduiront aux premières machines à vapeur au XVIIIe siècle, notamment à celle de James Watt en 1765, et à l'essor de l'industrie en Europe.

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Objectifs et notions abordées

Objectifs :

  • Décrire le fonctionnement de la machine de Huygens et comprendre ses limites, à travers la lecture de son texte  et quelques calculs.
  • Comprendre l'évolution du "moteur" thermique jusqu'à la seconde moitié du XVIIIe siècle, notamment grâce aux améliorations apportées par Denis Papin, Thomas Newcomen puis James Watt.

Notions abordées : conversion d’unités, pression, force, combustion, équation de réaction, produits de combustion.

Déroulement

Dans la cour d'honneur

  • Accueil. Présentation des lieux. Historique de l’Académie des sciences et de l’Institut de France.

En salle

  • Présentation sommaire de la vie de Christian Huygens puis lecture de son texte (extraits).
  • Discussions à propos du vocabulaire et des difficultés à exploiter un texte scientifique ancien.
  • Description des éléments de la machine et de son mode de fonctionnement. Schémas à compléter (forces, pressions).
  • Calcul du "poids" maximal théorique que peut soulever la machine de Huygens.
  • Identification et interprétations des limites et inconvénients de la machine.
  • En conclusion: Présentation de quelques améliorations des machines thermiques au XVIIIe siècle.

 

Public visé

Niveau / discipline : 1ère G - spécialité Physique-Chimie ou 1°STI2D (autres niveaux ou disciplines possibles)

Effectif maxi. : 36 (élèves + accompagnateurs)