Du foliot au pendule
Comment une horloge mécanique parvient-elle à laisser échapper le temps ? Du foliot des premières horloges gothiques au pendule compensé de l’horloge astronomique d’Auguste Vérité, plusieurs grand horlogers ont cherché à résoudre le même problème : comment laisser échapper le temps avec chronométrie ?
Réguler le temps
Dans les premières horloges mécaniques gothiques en fer, la mesure du temps repose sur un poids qui fournit l’énergie motrice. Ce poids imprime un mouvement rotatif à un train de rouage, à l’extrémité duquel un échappement régule la marche de l’horloge
Au XIIIᵉ siècle, ce temps s’échappe de façon aléatoire, tandis que de nos jours il est libéré avec précision. Pendant la période gothique, l’échappement utilisé est le foliot et ses deux régules.
Foliot et pendule : quelle différence ?
Les deux systèmes oscillent, mais ils ne reposent pas sur le même principe mécanique et n’offrent pas la même régularité.
Le foliot
Le foliot est constitué d’une barre horizontale portant des masses réglables. Il est généralement associé à un axe vertical, la verge, et à une roue d’échappement.
Le mécanisme entraîne alternativement la verge dans un sens puis dans l’autre. Le foliot effectue ainsi une oscillation de rotation.
Chaque oscillation autorise une petite avancée du train d’engrenages de l’horloge.
- barre horizontale oscillante ;
- masses réglables ;
- associé historiquement à l’échappement à verge ;
- précision relativement limitée.
Le pendule
Avec le pendule, le régulateur n’effectue plus une rotation alternative autour d’un axe vertical. Il oscille autour d’un point de suspension.
Pour de petites oscillations, la durée de son mouvement dépend principalement de sa longueur. Cette propriété offre une référence de temps beaucoup plus stable.
- mouvement pendulaire ;
- période liée principalement à la longueur ;
- meilleure stabilité de marche ;
- précision nettement supérieure au foliot.
Le chanoine Musique : du foliot au pendule
L’horloge dite du chanoine Étienne Musique constitue l’un des plus anciens témoins de l’histoire de l’horlogerie conservés dans la cathédrale Saint-Pierre de Beauvais.
Une grande partie de son mécanisme remonte au XIVe siècle. Les archives du chapitre de la cathédrale font notamment état d’une réparation de l’horloge dès 1387.
Le système de régulation de l’horloge reposait initialement sur un foliot, comme de nombreuses horloges mécaniques de la fin du Moyen Âge.
Au cours de son histoire, ce système a été remplacé par un pendule. Cette transformation permettait d’obtenir une marche beaucoup plus régulière sans remettre en cause l’ensemble du mécanisme historique.
La manière d’afficher l’heure a elle aussi évolué. L’horloge possède aujourd’hui un cadran et deux aiguilles, permettant de distinguer les heures et les minutes.
Le cadran visible aujourd’hui est plus récent que le mécanisme médiéval. L’horloge constitue ainsi un véritable témoignage de plusieurs siècles d’évolution de la technique horlogère.
Du foliot médiéval au pendule
Le foliot
Une barre horizontale oscille autour de la verge. Les masses disposées sur cette barre permettent d’ajuster le comportement du régulateur et donc la vitesse générale de l’horloge.
Le pendule
Le pendule offre une référence temporelle beaucoup plus régulière. L’horloge peut ainsi conserver une partie importante de ses anciens rouages tout en bénéficiant d’un régulateur plus performant.
Un pendule conçu pour résister aux variations de température
Lorsque le maître horloger Auguste-Lucien Vérité construit la grande horloge astronomique de Beauvais au XIXe siècle, la précision des mécanismes horlogers a considérablement progressé.
Mais un problème physique demeure : la dilatation des métaux.
Lorsqu’une tige métallique chauffe, elle s’allonge légèrement. Lorsqu’elle refroidit, elle se contracte. Or la durée d’une oscillation dépend directement de la longueur effective du pendule.
Si le pendule s’allonge, son mouvement devient légèrement plus lent. S’il se raccourcit, son mouvement devient légèrement plus rapide.
Le pendule de l’horloge astronomique de Vérité associe donc l’acier et le laiton. Ces deux métaux ne se dilatent pas de la même manière.
En les disposant judicieusement dans le pendule, l’horloger utilise leurs différences de dilatation afin que leurs effets se compensent.
Pourquoi associer l’acier et le laiton ?
Il est impossible d’empêcher totalement un métal de se dilater. L’astuce horlogère consiste donc à utiliser les différences de dilatation de plusieurs matériaux pour qu’elles se compensent.
Quand la température augmente
Les métaux se dilatent. Sans compensation, un pendule tendrait à s’allonger et l’horloge fonctionnerait légèrement plus lentement.
Quand la température baisse
Les métaux se contractent. Le pendule deviendrait alors légèrement plus court et l’horloge aurait tendance à avancer.
Acier + laiton
Les deux métaux ayant des comportements différents face à la température, leur association permet d’obtenir des déplacements opposés et de limiter la variation de la longueur effective du pendule.
Du foliot médiéval au pendule compensé
| Caractéristique | Foliot | Pendule |
|---|---|---|
| Mouvement | Rotation alternative autour d’un axe | Oscillation autour d’un point de suspension |
| Réglage | Position des masses sur la barre | Longueur effective du pendule |
| Régularité | Limitée | Beaucoup plus élevée |
| Usage historique | Premières horloges mécaniques | Diffusion à partir du XVIIe siècle |
| À Beauvais | Premier régulateur de l’horloge du chanoine Musique | Adopté ensuite sur l’horloge Musique et utilisé sur l’horloge de Vérité |
| Perfectionnement | — | Compensation thermique acier / laiton sur l’horloge de Vérité |
Sources et pour aller plus loin
Cette page complète les dossiers consacrés aux deux horloges conservées dans la cathédrale Saint-Pierre de Beauvais et permet de mieux comprendre l’évolution de la régulation mécanique du temps.