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Tout sur les unités de mesure Étienne Lenoir (1744-1832) Ingénieur du roi, fabriquant d'instruments scientifiques né à Mer près de Blois (Loir et Cher) le 1 er mars 1744 et mort à Paris en 1832. Sa formation scolaire se limite à la fréquentation de l'école paroissiale avant de suivre un apprentissage en serrurerie. En 1772, il entre dans un atelier parisien comme compagnon. Il suit alors des cours gratuits dispensés dans le but d'élever le niveau technique des ateliers et surtout de favoriser la création. Ces cours lui permettent en plus d'acquérir des connaissances en mathématiques. Son ascension sociale est rapide. Il rencontre Charles de Borda (1733-1799), marin et membre de l'Académie des Sciences. Pendant 25 ans, il sera les mains du savant, réalisant les appareils imaginés Borda comme le cercle de réflexions. En 1774, il fabrique le premier cercle de Borda destinés à la détermination des longitudes en mer. Cette réalisation lui permettra d’obtenir le brevet d'ingénieur en instruments de mathématiques. Vers 1750, l’astronome allemand Johann Tobias Mayer (1723-1762) invente un instrument pour mesurer les angles pour faire les plans d’arpentage, constitué d’une couronne de 360°. En 1787, le chevalier de Borda perfectionne sa forme, l'instrument portant son nom. Edward Troughton (1753- 1835) apporte des nouvelles améliorations, en utilisant trois bras indicateurs munis de verniers, ce qui permet de faire trois lectures en trois endroits différents. Il monte son propre atelier (1, rue Basse-des-Ursins à Paris) qui ne dépassera jamais huit ouvriers, restant au stade artisanal. Homme du peuple, malgré ses lacunes scolaires (il maitrise mal le français), il est amené à côtoyer et à s'entretenir avec des académiciens et même des ministres. Son intelligence l'amène à adopter des solutions techniques originales afin de surmonter les problèmes pratiques auxquels se heurtaient tous les constructeurs. En 1775, Turgot propose comme nouvelle unité de longueur celle du pendule battant la seconde à la latitude de 45° et au niveau de la mer. L'idée avait déjà été évoquée vers 1660 par la Royal Society de Londres. Lenoir réalise alors un pendule formé d'une sphère de platine d'un diamètre de 36 mm pesant 526 g et accrochée à un fil de fer de 12 pieds de long. La période d'oscillation est de 2 secondes. - Cercle de Borda (fin XVIII e ) - Dès 1765, Le duc de Chaulnes* déjà connu pour ses réalisations mécaniques décrit une méthode pour graver les divisions les instruments de mathématiques et d'astronomie et construit des machines à diviser les lignes droites ou les cercles. Un plateau est entraîné par une vis et un outil permet de graver des divisions régulières et très précises. _____________ Michel Ferdinand d'Albert d'Ailly (1714-1769) duc de Chaulnes, vidame d'Amiens, Pair de France et baron de Picquigny - microscope du duc de Chaulnes (1770) -

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Étienne Lenoir (1744-1832) Ingénieur du roi, fabriquant d'instruments scientifiques né à Mer près de Blois (Loir et Cher) le 1er mars 1744 et mort à Paris en 1832. Sa formation scolaire se limite à la fréquentation de l'école paroissiale avant de suivre un apprentissage en serrurerie. En 1772, il entre dans un atelier parisien comme compagnon. Il suit alors des cours gratuits dispensés dans le but d'élever le niveau technique des ateliers et surtout de favoriser la création. Ces cours lui permettent en plus d'acquérir des connaissances en mathématiques. Son ascension sociale est rapide.

Il rencontre Charles de Borda (1733-1799), marin et membre de l'Académie des Sciences. Pendant 25 ans, il sera les mains du savant, réalisant les appareils imaginés Borda comme le cercle de réflexions. En 1774, il fabrique le premier cercle de Borda destinés à la détermination des longitudes en mer. Cette réalisation lui permettra d’obtenir le brevet d'ingénieur en instruments de

mathématiques. Vers 1750, l’astronome allemand Johann Tobias Mayer (1723-1762) invente un instrument pour mesurer les angles pour faire les plans d’arpentage, constitué d’une couronne de 360°. En 1787, le chevalier de Borda perfectionne sa forme, l'instrument portant son nom. Edward Troughton (1753-1835) apporte des nouvelles améliorations, en utilisant trois bras indicateurs munis de verniers, ce qui permet de faire trois lectures en trois endroits différents.

Il monte son propre atelier (1, rue Basse-des-Ursins à Paris) qui ne dépassera jamais huit ouvriers, restant au stade artisanal. Homme du peuple, malgré ses lacunes scolaires (il maitrise mal le français), il est amené à côtoyer et à s'entretenir avec des académiciens et même des ministres. Son intelligence l'amène à adopter des solutions techniques originales afin de surmonter les problèmes pratiques auxquels se heurtaient tous les constructeurs. En 1775, Turgot propose comme nouvelle unité de longueur celle du pendule battant la seconde à la latitude de 45° et au niveau de la mer. L'idée avait déjà été évoquée vers 1660 par la Royal Society de Londres. Lenoir réalise alors un pendule formé d'une sphère de platine d'un diamètre de 36 mm pesant 526 g et accrochée à un fil de fer de 12 pieds de long. La période d'oscillation est de 2 secondes.

- Cercle de Borda (fin XVIIIe) -

Dès 1765, Le duc de Chaulnes* déjà connu pour ses réalisations mécaniques décrit une méthode pour graver les divisions les instruments de mathématiques et d'astronomie et construit des machines à diviser les lignes droites ou les cercles. Un plateau est entraîné par une vis et un outil permet de graver des divisions régulières et très précises. _____________ Michel Ferdinand d'Albert d'Ailly (1714-1769) duc de Chaulnes, vidame d'Amiens, Pair de France et baron de Picquigny

- microscope du duc de Chaulnes (1770) -

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En 1780, Lenoir étudie la mise au point d'une machine à diviser et graver. Il la réalise en 1783, seule la description volontairement incomplète subsiste aujourd'hui dans un rapport à l'Académie royale des Sciences. Lenoir n'avait pas souhaité divulguer ses astuces techniques, mais la qualité des cercles et des divisions présentés à l'Académie montre qu'il avait supplanté le savoir-faire des anglais. Sa

technique donnait une précision de 15 secondes d'arc sur 60 degrés alors que celle des anglais atteignait au mieux 80 secondes d'arc. En 1784, il participe avec Borda à la mise au point du cercle répétiteur utilisé en triangulation dès 1787 pour redéfinir la frontière franco-espagnole ou en 1788 pour mesurer par triangulation la distance de Paris à Greenwich. L'instrument est capable de déterminer des écarts angulaires avec une précision d'une seconde d'angle, l'incertitude vaut le quinzième de celle des meilleurs instruments de l'époque. Vers 1785, Jean Dominique Cassini IV décide la construction de trois instruments pour l'observatoire de Paris dont un grand cercle. Connaissant la renommée des anglais, le roi en confie la construction à des artistes français afin qu'ils les surpassent et c'est à Lenoir que revient la construction du "Cercle Entier". Lorsqu’en 1785, Louis XVI décide de confier à Jean François de La Pérouse, Antoine Bruny d'Entrecasteaux et Nicolas Baudin le commandement de l'expédition de découvertes autour du monde sur les traces de James Cook, c'est tout naturellement vers Étienne Lenoir qu'on se tourne pour la confection des instruments scientifiques et de navigation. Il fournit 3 cercles de réflexion en cuivre avec leur boîte, Borda servira d'intermédiaire dans la transaction. En 1786, le roi lui donne le titre d'"Ingénieur du Roi", pour avoir exécuté le cercle de réflexion, inventé en 1772 par Borda. Le cercle répétiteur est présenté à l'Académie des Sciences. Fort de son titre, Lenoir devient le fournisseur attitré des grandes expéditions officielles. En 1788, il construit le premier fanal à miroir parabolique qui sera placé sur la tour de Cordouan près de Bordeaux. Il en améliore le rendement lumineux en diminuant le diamètre placé au foyer de la parabole, diminuant le coût par la même occasion. En 1792, l'Assemblée Constituante, suivant les recommandations de 1791 de l'Académie pour l'élaboration du mètre (1 mètre = 1/40 000 000 du méridien terrestre), décide de confier à Delambre et Méchain la mesure du quart du méridien entre Dunkerque et Barcelone. Bellet, un élève de Lenoir accompagne Delambre, il est chargé de l'entretien des instruments et fera aussi faire office d'assistant de l'astronome. Les règles de Borda fabriquées par Étienne Lenoir seront utilisées pour les mesures. Elles sont composées de deux tiges de matière différente, l’une en laiton et l’autre en platine,

- machine de Ramsden -

En 1777, Jesse Ramsden, un anglais, décrit une machine à diviser les cercles devant la Royal Society de Londres. La France lui en achètera une en 1803. Le musée du Conservatoire National des Arts et Métiers à Paris en possède une.

- Cercle répétiteur (Musée de l'Obser-vatoire de Marseille) – Il s'agit de l'un des quatre cercles utilisés par Delambre et Méchain dans les années 1790 pour la mesure du méridien terrestre. Ce cercle (nº IIII) est le seul actuellement connu. -

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reliées ensemble afin calculer la variation de longueur de la règle due à la dilatation thermique. Les règles sont basées sur la toise et mesurent 12 pieds soit environ 4 mètres. Lenoir construit également le comparateur utilisé par Brisson et Lavoisier pour comparer ces règles aux toises-étalons. En 1793, la mesure du méridien prenant du retard, la Convention décide la création d'un mètre étalon provisoire. Sa longueur (3 pieds 11,44 lignes de la toise du Pérou ou de l'Académie) est déduite des calculs de La Caille qui, en 1740, avait évalué le 1/4 de méridien à 5 132 430 toises de Paris. Lenoir réalise cet étalon qui sera remis au Comité d'instruction publique le 6 juillet 1795.

Ce mètre provisoire était trop long de 0,144 ligne (soit 0,325 mm), mais il sera en fait plus exact, le mètre définitif ayant été plus tard reconnu trop court de 0,23 mm par rapport à la dix millionième partie du quart du méridien terrestre.

En 1796, lors de l'expédition d'Égypte de Bonaparte, c'est encore à lui que l'on s'adresse pour les instruments des savants et des marins. Son fils Paul Etienne âgé de 22 ans, fait partie de la commission des savants de l'expédition. Il se présente à l'Institut en décembre 1797 mais échoue face à trois autres candidats, dont Bonaparte qui brigue le siège laissé vacant par Lazare Carnot devenu résidant, dans la classe des sciences physiques et mathématiques au sein de la section des arts mécaniques. On doit à Étienne Lenoir la fabrication du mètre définitif en platine présenté le 4 messidor an VII (22 juin 1799) au corps législatif. Ce mètre à bout en fer est conforme à la loi du 18 germinal an III (7 avril 1795).

La circonférence terrestre a été calculée sur la base d'un cercle dont on connait un arc correspondant à la distance de Dunkerque à Barcelone et l'angle de l'arc, après la mesure des latitudes respectives des deux villes à l'aide du cercle répétiteur. Une règle de trois donne alors la longueur du méridien donc la valeur du mètre (1/40 000 000). En 1799, après correction du fait de l'aplatissement aux pôles, la Commission des poids et mesures fixe la longueur du mètre à 443,296 lignes de la toise du Pérou, l’étalon utilisé par Godin, La Condamine et Bouguer lors de leur expédition de 1735, qui avait servi à exprimer la longueur des règles de Borda. La toise (divisée en 6 pieds de chacun 12 pouces ou 144 lignes) vaut donc 1,949 04 mètre. Douze mètres étalons en fer et quatre en platine sont construits par Lenoir pour remplacer les mètres provisoires ; le mètre en platine des Archives Nationales est celui qui fait loi. Cette substitution ne se fait pas sans difficultés malgré une différence assez minime puisque le mètre provisoire mesurait 443,44 lignes soit une différence de 0,104 lignes (0,457 mm).

On lui attribue à tort la réalisation des deux exemplaires du kilogramme étalon en forme de cylindre de platine qui seront déposés aux Archives nationales. En réalité, c'est Marc Étienne Janety qui a coulé le métal et Nicolas Fortin qui en a ajusté la forme jusqu'à obtenir la masse de référence. Ses instruments ont figuré dans les quatre expositions publiques des produits de l'industrie française. Cela lui vaut une médaille d'or en 1798. Marc Auguste Pictet (1752-1825), astronome suisse, lui confie l’exécution d’un comparateur qu'il décrit dans la revue qu'il a créée avec son frère "Bibliothèque britannique" (future "Archives des sciences") permettant de déterminer avec précision le rapport exact entre les mesures anglaises et françaises*.

- étalon du mètre en platine fabriqué par Lenoir en 1799

et autre étalon ancien -

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Sous l'Empire, il est chargé de former deux spécialistes dans la fabrication des instruments avec quatre années d'études dans l'atelier. Il veut en faire des ingénieurs et non des ouvriers qualifiés. Lenoir reçoit alors 1000 F par an pour leur formation. L'un d'eux Barcelin sera nommé chef d'atelier des boussoles à Anvers. Le géographe Louis de Freycinet lui commande deux cercles de réflexion et la plupart des instruments scientifiques pour son expédition vers les terres australes dirigées par Baudin (1800-1803). En 1801, lors d’une exposition de l’Industrie, il obtient à nouveau une médaille d’or. Lors de le 4e exposition de l'Industrie française en 1806, ne pouvant concourir, le jury juge qu'il avait ajouté un nouveau degré de perfection à ses instruments. Il présentait divers instruments de physiques, mathématiques et géodésie dont un cercle de Borda perfectionné et un comparateur pour vérifier l'exactitude des mesures destinées à servir d'étalon. Son atelier était situé rue de la Place Vendôme. En 1814, il devient membre du Bureau de longitudes en qualité de premier artiste. À sa demande, Louis XVIII l'autorise à reprendre le titre d'ingénieur du Roi. À l’exposition de 1819, il présente un grand cercle répétiteur d’un mètre de diamètre, deux cercles semblables de plus petite dimensions, deux cercles géodésiques, un cercle de réflexion, deux boussoles (l’une d’inclinaison et l’autre de déclinaison) et un grand miroir parabolique. Cela lui vaudra l’insigne de chevalier de la légion d’honneur (promotion du 17 novembre 1919).

En 1806, constatant que de nombreux médaillés de 1798 l'ont à nouveau été en 1801 (7 sur les 12 de 1798 en catégorie Or) puis en 1802, il a été décidé que les anciens médaillés d'or seraient hors concours, que ceux d'argent ne pourraient postuler qu'à l'or et ainsi de suite**. Dans ces conditions, Lenoir postulant dans la catégorie "Art mécanique" est hors concours.

Il termine en 1823, un diviseur pour l'examen duquel l'Athénée des arts a nommé une commission d'expertise. En 1825, malgré ses 81 ans, Lenoir imagine une nouvelle machine à diviser. Le Conservatoire des Arts et Métiers est chargé de procéder à l'examen de cette machine et confie à Leblanc le soin d'en réaliser le dessin. La réalisation du dessin dura 2 ans, car Lenoir apportait des modifications sans cesse. Son fils Paul Étienne Marie Lenoir qui l’a secondé dans ses travaux meurt en 1827. Il meurt à Paris en 1832. ______________________ (*) "Note sur le rapport du mètre au pied anglais, déterminé par une commission…" par M. de Prony – Annales de chimie et physique tome 5 (1817) p.166

http://books.google.fr/books?id=nt03AAAAMAAJ&printsec=frontcover#v=onepage&q=&f=false (**) "Description des expositions des produits de l'industrie française", tome 1 Bachelier Libraire-éditeur à Paris 1824) p. 64-66

Dans cet ouvrage, il est expliqué (p. 64-66) que depuis 1806, on ne peut avoir de médaille si on a déjà été primé, or dans le tableau récapitulatif (p. 256), il est noté que Lenoir a eu 4 médailles d'or (1798, 1801, 1802 et 1806)?...

Le mètre-étalon : É. Lenoir a seulement ajusté la longueur du mètre-étalon. La barre de platine du mètre-étalon exposé au Conservatoire des Arts et Métiers a été laminée et mise en forme par la fonderie fondée en 1760 par Antoine Griset et située rue Au-Maire dans le quartier du Marais. La société Griset existe encore aujourd'hui. Après plusieurs déménagements dans le XIe arrondissement (1825) puis Aubervilliers, elle s'est établie à Villers-Saint-Paul dans l'Oise près de Creil en 1975. Elle a fabriqué une partie du métal destiné aux pièces de monnaies de 10, 20 et 50 centimes d'euros en 2002.

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Publications :

Son fils a laissé six brochures qui sont des catalogues descriptifs d'instruments inventés ou perfectionnés par son père et lui-même. Sources :

- Biographie universelle, ancienne et moderne vol. 71, L.-G. Michaud Éditeur, Paris 1842 - Nouvelle biographie générale depuis les temps les plus reculés jusqu'à nos jours, par

Jean Chrétien Ferdinand Hoefer, publié par Firmin Didot Frères, Fils et Cie, 1862 - Dictionnaire historique ou biographie universelle des hommes qui se sont fait un nom

par leur génie… par F.-X. de Feller, chez E. Houdaille libraire éditeur, Paris 1836

Sites à consulter :

- L'histoire du mètre http://histoire.du.metre.free.fr/fr/index.htm

- IREM de l'Université d'Orléans :

La méridienne http://www.univ-orleans.fr/irem/meridienne La méridienne, résumé http://www.univ-orleans.fr/irem/ uploads/c2a71e6a-adeb-a7dd.pdf

À lire :

- L'aventure du mètre, Musée National des Techniques - CNAM, Paris 1989

Pendule Louis XVI marbre blanc et bronze doré au mercure signée Lenoir horloger du Roi, suspension soie, aiguilles ajourées, haut. 30.5 cm

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Paul Étienne Marie Lenoir (1776 – 1827) Fabriquant d'instruments scientifiques, né à Paris le15 juillet 1776 et mort à Paris le 18 juillet 1827. Fils d'Étienne Lenoir, Paul Étienne Marie Lenoir travaille avec son père puis reprend l'atelier du 340 rue Saint-Honoré à la cessation d'activité de son père vers 1815. Lors de l'expédition d'Égypte avec Bonaparte en 1798, il fait partie de la commission des savants et deviendra membre de l’Institut d'Égypte. Il a été autorisé à porter le titre d'ingénieur du Roi comme son père mais

reconnaissait lui-même qu'il était loin de l'égaler. En 1819, il obtient une médaille d'argent à l'exposition de l'Industrie française. travaux

Il a laissé six brochures qui sont des catalogues descriptifs d'instruments inventés ou perfectionnés par son père et lui-même.

- Mémoire sur les niveaux-cercles, Anthelme Boucher éditeur, Paris 1826 Une partie de ce mémoire a été lu à l'Académie des Sciences le 10 oct. 1825. Lenoir décrit

les quatre niveaux-cercles utilisés pour le "nivellement" qu'il a inventé en 1820. - Notes sur les boussoles inventées, perfectionnées, et autre seulement de construction, P.-

E. Lenoir, Boucher éd., Paris 1826 - Notes sur les baromètres disposés et simplifiés en 1812 et 1821 propres à la mesure des

hauteur, et sur les précautions diverses à prendre dans le cours des observations, Paris 1827

- Notes sur les instruments d'astronomie et de géodésie inventés, perfectionnés ou seulement en construction, et autres divers, Boucher éd., Paris 1827

- Notes sur les instruments de marine et sur les phares à miroirs paraboliques, inventés, perfectionnés ou seulement en construction, Boucher éd., Paris 1826

- Notes sur les planchettes et instruments accessoires, inventés, perfectionnés, Boucher éd., Paris 1826

Lenoir est l'auteur de tous les dessins des coiffures qui sont représentées dans le grand ouvrage sur l'Égypte.

sources

- La France littéraire, ou Dictionnaire bibliographique des savants, historiens et gens de lettres de la France... par Joseph Marie Quérard, publié par Firmin Didot père et fils, Paris 1833

______________________________________ Cette page est extraite d'un site concernant les unités de mesure dont l'adresse est : http://www.utc.fr/~tthomass/Themes/Unites/index.html

décembre 2010

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Schéma des cercles de Borda