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Collection des anciens appareils : le 1500ème est arrivé !
En 2014, la Collection comptait un millier d’appareils. Dans le bulletin de l’ASA d’automne 2014, Guy Séguier avait écrit un article concernant le 1000ème appareil inventorié par l’ASA. Onze années plus tard, voici le 1500ème.
Découverte
En fouillant dans une cave du bâtiment P1, un instrument en verre et laiton a attiré notre attention. La photo suivante présente cet instrument après nettoyage.
La longueur de l’ensemble est de 95 cm et le diamètre du tube de verre est de 57 mm.
Des pièces en laiton sont collées aux deux extrémités de ce tube. L’une possède un crochet pour le suspendre, l’autre se prolonge par un ensemble comportant un robinet et une partie taraudée permettant de recevoir un embout spécifique. Une étiquette collée sur le tube de verre indique : Tube de Newton.
La photo suivante montre l’extrémité portant l’étiquette datant de la Faculté des Sciences de Lille.
Le tube de Newton (1643-1727) est un instrument permettant de visualiser la chute des corps dans le vide. Il est habituellement utilisé dans une expérience qui met en évidence la loi de Galilée (1564-1642) selon laquelle, tous les corps, en un même lieu, dans le vide, tombent à la même vitesse.
On place dans le tube des corps de nature différente, comme une plume et une boule de métal ou de bois. Après avoir fait le vide d’air dans le tube, on retourne celui-ci brusquement. On constate que les différents corps tombent et arrivent en même temps au fond du tube.
On laisse alors l’air pénétrer dans le tube. Après l’avoir retourné brusquement, on constate que les corps tombent avec des vitesses différentes.
Construction d’un banc de manipulation
Immédiatement, on a imaginé que cette pièce maîtresse pouvait être le départ de l’élaboration d’un banc de manipulation mettant en évidence la chute des corps dans l’air et dans le vide.
Ce tube ne pouvait malheureusement pas être utilisé pour cette expérience. En effet, on observe la présence de trop nombreux corps (poussière, morceaux de carton..) qu’on ne peut pas extraire.
Il a donc été décidé de reproduire l’expérience avec un tube de verre qui a été fermé à une extrémité. L’autre extrémité reçoit un bouchon percé qui permet la liaison à une pompe à vide. Cet ensemble a pu être fabriqué grâce à l’aide de la souffleuse de verre de l’ENSCL (École Nationale Supérieure de Chimie de Lille). Mais il fallait aussi d’autres éléments pour la construction du banc. L’IEMN nous a offert une pompe à vide à palettes, un responsable de l’ENSCL nous a fourni le tube souple de liaison, enfin nous avons acheté les raccords à placer à l’entrée de la pompe et un vacuomètre pour vide primaire, permettant de contrôler la pression dans le tube.
Finalement le banc présente :
-le tube de Newton d’origine comme objet du patrimoine,
-la manipulation utilisant le nouveau tube.
L’ensemble fonctionne parfaitement et l’expérience peut ainsi être reproduite à volonté. Sur la photo suivante, Maïa, la souffleuse de verre, manipule le tube devant des visiteurs.
Ce banc est installé dans la cave 2 du bâtiment P3, laquelle, comme la cave 1, est présentée sous forme de cabinet de curiosités.
Remarque
Cette loi a été illustrée de façon spectaculaire en 1971 sur la Lune lors de la mission Apollo 15. Sorti du module Falcon, l’astronaute américain Dave R. Scott avait lâché simultanément une plume et un marteau qui rencontrèrent le sol lunaire simultanément.
Christian Druon
Le 6 mai 2025
avec :
R. Jossien, D. Leclercq, J. Noyen, J.C. Pesant, F Savoldelli, D. Szymik et le fondateur de cette collection, G. Séguier
La Collection des anciens appareils scientifiques de mesure et d’observation
Actuellement, plus de 1450 appareils sont inventoriés dans la Collection. Certains ont été restaurés et le 100ème le sera bientôt (!). Plus de 800 figurent sur le site PHYMUSE avec pour chacun une fiche descriptive et des photos. Parmi tous ces appareils, 150 sélectionnés comme étant les plus beaux et les plus anciens, sont présentés dans 9 vitrines de la salle du patrimoine du P7. Une cave du P3 est présentée sous forme de Cabinet de curiosités ce qui permet, à ce jour, de proposer quatre manipulations interactives mettant en évidence des principes de physique.
Les appareils sont rangés dans :
-une cave du P1,
-la salle du patrimoine du P7
-4 caves du P3
L’ASAP a prêté en 2023 divers objets et instruments lors des manifestations suivantes :
-Exposition « Les plaques précieuses d’Auguste Ponsot », à l'Espace Culture (02/02 au 12/05 2023), prêt des 15 plaques Ponsot.
-Journée de formation retraite ULille (17/10/2023) à l’INSPÉ, Villeneuve d’Ascq, prêt de 3 appareils.
-Exposition (thème optique) au musée-parc archéologique Arkéos à Douai (05/09/2022 au 01/09/2023), prêt de la lunette Pellin-Duboscq.
-Cérémonie le 15/06/2023 au bâtiment Chevreul pour le nommage de l’amphithéâtre qui porte maintenant le nom du professeur Michel Delhaye, prêt de 14 appareils restaurés par ce professeur.
-Dans le cadre du « Mois du personnels » les 5, 12 et 30 juin 2023, une vingtaine de personnes ont visité et assisté à des démonstrations grâce à des appareils restaurés et fonctionnels.
-Exposition de la maquette du VAL au Palacium de Villeneuve d'Ascq le 09/10/2023, dans le cadre de la "Foire aux Associations".
L’ASAP organise aussi, sur demande, des visites de la Collection.
Problèmes rencontrés :
Plusieurs appareils sont en dépôt en dehors du P7, du P1 et du P3 (le P5, l’IUT, le P2, et le bâtiment Esprit). Un certain nombre d’entre eux disparaissent petit à petit … 6 à ce jour.
Le dernier évènement concerne la liquidation des moteurs de la cave du P2 où était entreposé le moteur SCHRAGE FACE que l’on souhaitait ramener au P3. Sa localisation (voir cercle rouge) rendait, pour nous, difficile son déplacement. Cette cave a été déblayée brutalement, sans concertation, fin décembre 2023 : tout a disparu !
Les membres de l’équipe sont toujours :
Christian Druon, René Jossien, Didier Leclercq, Julien Noyen, Jean-Claude Pesant et le fondateur de cette Collection, Guy Séguier
Site PHYMUSE : du nouveau !
Le site PHYMUSE qui comprenait 8 rubriques décrivant plus de 750 instruments scientifiques de mesure et d’observation s’enrichit d’une 9èmeintitulée« Acoustique. Vibrations ». Cette nouvelle rubrique est destinée à présenter différents instruments datant du XIXe siècle qui n’étaient pas encore inventoriés. Ils seront classés suivant les catégories :
-Éléments en vibrations (plaques, lames et cordes vibrantes)
-Diapasons (diapasons simples, à masses réglables, à électroaimant)
-Tuyaux sonores (tuyaux à bouche, à anche, tuyaux particuliers, soufflerie et orgue)
-Étude des vibrations (systèmes à flammes manométriques, à interférences et battements, enregistreurs à tambour, autres systèmes d’enregistrement)
-Sifflets et accessoires (sifflets, sirènes, marteaux, archets)
Actuellement 18 instruments sont présentés et la rédaction de fiches est en cours pour les autres.
Exemples d’instruments présentés
Claquebois
C’est un instrument de musique de type xylophone formé de 8 lames de bois, de longueurs différentes, qui sont reliées par des fils, à un support en bois. La fixation des fils sur chaque lame se fait à un nœud de vibration. On frappe au milieu d’une lame avec un marteau en bois pour obtenir la note sonore correspondante.
Banc de 10 diapasons
Ce banc comporte une série de diapasons installés verticalement sur une belle planche. Il doit manquer au moins un diapason (UT6) car la planche compte 12 trous de fixation ; le dernier trou plus grand que les autres a peut-être une autre fonction.
Sur la planche, en face de chaque diapason une étiquette donne des informations : la note, le nombre de vibrations par seconde et un numéro d’ordre. La note de chaque diapason est aussi gravée à la base de ses branches. Cette série permet d’entendre les notes allant de RÉ6 à UT7.
Appareil à sons de battements continus de Kœnig
Cet appareil de grande taille (1m de hauteur) et très lourd (50 kg) produit des vibrations longitudinales dans des tubes de verre. Une roue dont la gorge est recouverte d’une toile maintenue humide est actionnée par une manivelle. Deux tubes de verre sont plaqués sur la roue à l’aide de rubans élastiques. Lorsque l’on fait tourner la roue,le frottement de celle-ci sur les tubes, engendre des vibrations provoquant l’émission de sons aigus et puissants. Kœnig précise dans son rapport qu’il est même possible d’entendre les sons de battements.
Christian Druon
avec :
R. Jossien, D. Leclercq, J. Noyen, J.C. Pesant et le fondateur de cette collection, G. Séguier
Actualités sur la collection des anciens instruments scientifiques : Les plaques de Lippmann, un procédé photographique innovant et un trésor pour l’Université.
La découverte
À l’intérieur d’un coffret en bois de fabrication sommaire, dans une cave du bâtiment P1, dormaient depuis des années des plaques de verre fixées sur des supports en bois. Guy Séguier avait inventorié cet ensemble sous le nom « Photos de Lippmann ». À mon arrivée vers 2009, j’avais vu ces objets qui me semblaient sans grand intérêt. Je connaissais les travaux de Lippmann sur les tensions de surface mais, à tort, je n’avais pas cherché à en savoir plus sur les activités multiples de ce savant. Plus tard, lors d’une visite de Bernard Dupont accompagné de Sophie Braun, celui-ci s’est écrié : « Mais ce sont des plaques de Lippmann, c’est un vrai trésor que vous avez là ! ».
Les plaques de Lippmann ne sont ni des Daguerréotypes ni des photographies couleurs. Elles utilisent un procédé innovant qui enregistre les spectres de la lumière des objets observés ; ces spectres permettent ensuite de restituer toutes les couleurs.
Il y a 5 supports en bois, de facture grossière, comprenant chacun 3 plaques côte à côte.
Les supports mesurent 30 cm de long et chaque plaque fait 85mm x 65 mm avec une épaisseur de 10 mm compte tenu du prisme d’observation. Ils sont munis de quelques crochets en cuivre pour tenir les plaques ainsi que de parties cylindriques pour orienter les plaques afin d’optimiser les conditions de visualisation.
Ces plaques auraient été réalisées par Auguste Ponsot (1846-1907) qui a été chargé d’un cours de physique à l’Institut de Physique de Lille de 1904 à 1907. Il a passé sa thèse sous la direction de Gabriel Lippmann (1845-1921) et a travaillé au laboratoire de physique de la Sorbonne. Ses réalisations reposent sur la méthode de Lippmann et il a publié ses travaux à partir de son arrivée à Lille. Ceux-ci ont été rendus publics à l’Académie des Sciences par G. Lippmann lui-même.
À l’Institut de physique de Lille, le professeur René Jean Schiltz (1917-1993) a utilisé ces plaques dans un but pédagogique lors de ses cours d'optique et de PCB dans les années 1950-1960.
Le procédé
Gabriel Lippmann a présenté en 1891 un procédé qui permet, sans avoir recours à des colorants, d'enregistrer le spectre d'une image en couleurs, en utilisant une méthode interférentielle liée à un phénomène physique d'ondes lumineuses stationnaires. Il a obtenu le prix Nobel de physique en 1908 pour ce procédé innovant.
Une émulsion photosensible noir et blanc à base de nitrate d'argent et de bromure de potassium comportant des grains très fins (taille < 0,05 µm) est utilisée comme matériau pour la couche sensible sur une plaque de verre. La face côté couche de cette plaque est placée au contact de mercure. L'interface couche-mercure joue le rôle d'un miroir.
Pendant la pose photographique, les rayons issus de l’objet sont envoyés dans la couche photosensible. Les rayons incidents formant l'image, interfèrent avec les rayons réfléchis par le miroir. Il en résulte des ondes lumineuses stationnaires, dont l'amplitude varie en chaque point de la plaque dans l'épaisseur de celle-ci. Pour une longueur d'onde donnée λ, il existe, dans l'épaisseur de la couche des ventres (V) et des nœuds (N) des ondes stationnaires. La distance entre les ventres (et entre les nœuds) est λ'/2, avec λ'=λ/n où n est l'indice optique de la couche. La distance entre un ventre et un nœud est λ'/4. Les grains d’argent se concentrent dans les plans ventraux V créant ainsi des strates dont les dimensions sont liées aux longueurs d’ondes. La figure suivante montre les positions des ventres et des nœuds pour trois longueurs d’onde. Lorsque la prise de vue est terminée, la plaque est développée et fixée au moyen de réactifs utilisés en photographie.
L’observation
Pour visualiser une image, on regarde par réflexion la plaque éclairée par une lumière blanche. On retrouve alors l'image avec ses couleurs fidèlement reproduites. Pour éviter les réflexions parasites lors de l'observation, un prisme d'angle 10° est collé au baume du Canada sur la face avant de la plaque. La figure suivante montre le banc proposé à l’époque pour l’observation. Une lanterne envoie un faisceau lumineux vers la plaque. La lumière réfléchie passe éventuellement par une lentille qui sert de loupe. La personne regarde à travers l’orifice d’un écran placé suivant la direction qui offre la meilleure réflexion. L’observation doit en effet se faire sous un angle assez précis. Ce procédé présente l’avantage d’obtenir un enregistrement du spectre visible de l'image. Il permet de reproduire les couleurs de manière directe, et non indirecte, sans l'aide de la synthèse trichrome. De façon simple, on peut dire que ce procédé effectue une photographie des couleurs et non une photographie en couleurs.
L’exploitation des plaques à l’université
Dans les locaux du Département d’innovation pédagogique, Jean-Marie Blondeau et Damien Deltombe ont mis au point un banc d’observation de ces plaques. Ils ont d’abord pris des photos de la lumière réfléchie par les plaques et ensuite ils ont projeté sur grand écran dans une salle semi obscure cette lumière sur un grand écran. La restitution des couleurs est magnifique comme en témoignent les photos suivantes.
Bien que la méthode de Lippmann soit très performante, elle présente des contraintes et des limitations pour l’exploitation. Ses inconvénients sont la difficulté de mise en œuvre, le peu de sensibilité, le taux d'échec assez important dans la réalisation des plaques et l'impossibilité de faire des tirages papier. Ces problèmes et l'arrivée du procédé des Frères Lumière ont fait qu'il n'y a pas eu de développement industriel de la méthode de Lippmann malgré la qualité remarquable du rendu des couleurs.
La prochaine exposition
Signalons qu’une exposition sur ce thème, que prépare déjà notamment Sophie Braun, aura lieu à l’Espace Culture de l’Université courant 2023.
Pour la Commission patrimoine
Christian Druon
Jean-Claude Pesant
avec :
R. Jossien, D. Leclercq, J. Noyen et le fondateur de cette collection, G. Séguier
Sont citées dans cet article les personnes suivantes :
-Sophie Braun, Chargée du patrimoine scientifique, Direction Culture, Université de Lille.
-Bernard Dupont, Maître de conférences honoraire en Économie, Président de la Société photographique de l’Université de Lille (SPUL), membre de l’ASAP.
-Jean-Marie Blondeau, Enseignant de physique à l’Université de Lille, retraité, membre de l’ASAP.
-Damien Deltombe, photographe et vidéaste, Direction de l’innovation pédagogique, Université de Lille.
Actualités sur la collection des anciens instruments scientifiques : apport de l’ENSCL
Notre collection possède deux machines électrostatiques de Wimshurst (voir site PHYMUSE, rubrique Électricité-Électrostatique). La plus ancienne (datée de 1900) est exposée dans une vitrine de la salle du patrimoine. L’autre (datée de 1930-40) a été utilisée lors de démonstrations pédagogiques et méritait une restauration afin de la rendre fonctionnelle en vue d’expositions. Elle était en mauvais état : plus de courroies, mécanisme bloqué et verres des bouteilles de Leyde cassés. Il a été possible de remplacer les courroies et de remettre en fonction le mécanisme mais malheureusement il restait le problème des verres cassés. Je cherchais depuis des années, sans succès, un souffleur de verre qui aurait pu nous dépanner, quand il y a quelques mois, mon collègue Michel Morcellet m’a dit qu’il y avait à l’École Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL) non pas un souffleur mais une souffleuse de verre !
J’ai pris contact avec cet établissement et j’ai découvert au sous-sol du bâtiment C7A un atelier de soufflage du verre tenu par Maïa Matsakis. Cette jeune dompteuse du verre, en poste depuis 2017, a bien voulu refaire les deux bouteilles de Leyde à partir de tubes de verre. Grâce à son amabilité et à sa dextérité, la machine de Wimshurst fonctionne maintenant parfaitement puisqu’elle peut fournir des arcs de plusieurs cm de longueur.
De plus, Maïa qui est en train de restructurer son atelier nous a fourni un lot d’instruments en verre qui viennent compléter nos collections.
Cette première rencontre avec l’ENSCL a donc été très fructueuse. Ensuite, il y en a eu un deuxième contact car récemment, Madame Rose-Noëlle Vannier, directrice de cet établissement m’a envoyé un message pour me demander si j’étais intéressé par d’anciens appareils de mesure de cristaux par diffraction de rayons X. Elle me disait qu’elle avait sauvé ces instruments de la benne et qu’elle les tenait à notre disposition. Nous avons ainsi récupéré quatre appareils dont celui présenté sur la photo jointe. Il s’agit d’une chambre de Guinier De Wolf (datée de 1950-80) pour l’étude cristallographique de matériaux. L’échantillon cristallin sous forme de poudre est déposé sur un adhésif placé sur le porte échantillon. Le système permet de sélectionner une longueur d’onde grâce à un monochromateur. Un film photographique placé sur la paroi latérale interne d’un demi-cylindre enregistre les impacts des rayons X diffractés. L’appareil permet aussi une analyse sous vide.
Actualités sur la collection des anciens appareils scientifiques : le 1370ème appareil
Au mois de juillet dernier, j’ai été contacté par Jean-Yves Schonseck qui travaille à la Direction Générale Déléguée au Numérique de l’Université de Lille (Pont de Bois, ancien Lille 3). Il m’informait qu’il disposait d’anciens appareils acoustiques ayant appartenus au laboratoire de langues. Il détenait ces appareils suite au décès d’un de ses collègues qui lui-même les avait stockés dans son bureau pour éviter leur disparition. M. Schonseck voulait savoir si ces instruments méritaient d’être sauvés car il était prévu de mettre à la benne prochainement les appareils inutilisés. Il y avait trois appareils dont deux très anciens et surtout le kymographe présenté sur la photo suivante.
Il s’agit d’un enregistreur de sons qui était en particulier utilisé pour l’analyse phonétique dans les laboratoires de langues. Il se compose d’un tambour cylindrique d’axe horizontal dont la rotation est commandée par un mécanisme d’horlogerie que l’on remonte à l’aide d’une clé. On enroule sur ce tambour une feuille de papier enduite de noir de fumée. Un chariot supporte deus stylets, disparus sur cet appareil, qui tracent des courbes liées au signal sonore à étudier.
La photo suivante montre une personne en train d’utiliser un kymographe pour enregistrer les sons qu’il émet en parlant.
On remarque que la personne est équipée de deux capteurs, l’un dans la bouche, l’autre dans le nez. Ces capteurs permettent d’envoyer les vibrations de l’air provenant de la bouche et du nez, dans des tuyaux, vers le kymographe. À l’extrémité de chaque tuyau, un transducteur transforme les vibrations de l’air en vibrations mécaniques d’une paroi. Un stylet fixé sur cette paroi, voit sa pointe vibrer au même rythme, et trace sur le papier noirci un enregistrement correspondant au signal sonore. Lorsque l’enregistrement est terminé, la feuille est enlevée du rouleau puis enduite d’un vernis protecteur. On obtient ainsi une sauvegarde papier de l’enregistrement sonore.
Un document de 1924 : « Principes de phonétique expérimentale » par l’abbé P. J. Rousselot, décrit de façon très détaillée le fonctionnement de divers instruments dont celui de ce kymographe.
Premier article publié en 2006 par le professeur Guy SÉGUIER, fondateur de la Collection des anciens appareils de mesure et d'observtation.
interview
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