Planimtres et intgraphes en Angleterre

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Planimètres et intégraphes en Angleterre

• Marie-José Durand-Richard
• Paris 8 (MAATICAH) - REHSEIS
• Autour de l'exposition
•  Venez prendre l'aire !  au CNAM
• Regards sur l'histoire de l'intégration mécanique
• 21 mars 2007

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Great Exhibition1th of may-25th of october
1851Crystal Palace - Hyde Park

• Expose les travaux de lindustrie de toutes les
  nations du monde
• Veut marquer la supériorité industrielle de la
  Grande-Bretagne
• 6 millions de visiteurs
• Arrivée du Carrosse Royal. Augustus Butler
• Cérémonie douverture.
• Joseph Nash

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A la Gloire de la mécanisationKings Cross
Station, Great Western Railway,Gret Britain
launching, Mechanical loom
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Le planimètre de Tito Gonella (1794-1867)Inventeu
r  professeur de mathématiques à la faculté des
arts de Florence

• Tuscany. n 57
• Machine for measuring plane
• surfaces, executed under the
• exhibitor direction by order
• of H.I. and R.H. the Great
• Duke of Tuscany, to whom it
• belongs.
• BNF. Official Catalogue of the Great Exhibition
  1851.
• 8 V 32004

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Council Medal

• La tranche porte linscription 
• Professor T. Gonella / Council Medal of the
  Exhibition. Class X.
• Cest la plus haute récompense de cette exposition

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Sa postérité en Grande-Bretagne

• Il nest pas cité comme tel.
• En 1876, James Thomson se réfère au 
• planimètre de Morin
• Le colonel Arthur Morin, professeur et
• Administrateur au CNAM, a modifié le
• planimètre de Ernst.
• On peut voir au Science Museum, London, un
  planimètre de Ernst, fabriqué par Clair en 1840,
  et vendu au Science Museum en 1989 par P.
  Delehar, vendeur dinstruments scientifiques
  rares.

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Planimètre de Ernst-ClairScience Museum. Acquis
en 1989.
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Le planimètre de John Sang (1809-1887)ingénieur
civil écossais (Kirkaldy)

• n 338. Class 10. Sang, Inv. and Manuf.
• Self-acting calculator of surface. The area of
  any figure drawn on a plane is found by moving
  the tracer ovzer the outline, however irregular
  it may be.
• BNF. Official Catalogue of the Great Exhibition
  1851. 8 V 32004

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Le planimètre de John SangInventor and
Manufacturer

• Class 10  Philosophical, musical, horological
  Instruments
• 1852,  Description of a Platometer, an
  Instrument for Measuring the Areas of Figures
  drawn on Paper , Transactions of the Royal
  Scottish Society of Arts, 4 (1852), p. 119-129.

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Le planimètre de J. Sang (1852)

• Précision  1/100 inch carré
• Précaution  faire la moyenne
• entre 2 mesures en retournant la figure

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Les utilisateursdu planimètre de J. Sang (1852)

• Ingénieurs, géomètres arpenteurs, architectes.
• Captain James, R.E.,superintending Officer
• of the Ordnance Survey Office

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Originalité du planimètre de J. Sang (1852)

• Enquête du comité de la RSS sur les instruments
  toscan et français (?) de la GE 1851
• Un membre du jury consulté par Sang na vu que
  lappareil de Gonella, un autre a vu un
  dynamomètre sur le même principe.
• Digby Wyatt, secr. GE, na pu fournir de
  renseignements.
• D. Brewster, chairman du jury de cette classe,
  na pas répondu aux demandes dinformation.
• Reports of the Jurys of the Great Exhibition 1851
• Contient pourtant une présentation de ces
  instruments.

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Les dynamomètres présentés en 1851

• Rapport de Henry Moseley
• Reports by the jurys on the subjects in the
  thirty classes into which the exhibition was
  divided, London, 1852.

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Les dynamomètres de Morin

• Moseley cite 
• 1849 Aide Mémoire de Mécanique Pratique
• 1849 Leçons de Mécanique Pratique
• Il reconnaît que ces instruments, destinés à
  mesurer le travail des chevaux et des machines,
  ont été surtout développés en France, inventés
  par Poncelet, construits sous la direction de
  Morin.
• Ils sont peu connus en Grande-Bretagne.
• Il cite  lindicateur de pression de Watt, et le
  dynamomètre de friction de De Prony.

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Les dynamomètres exposés dans la section
Gdéterminent 

• Le travail transmis par un axe en rotation
• Le travail manuel agissant sur la poignée dune
  pompe ou dun frein
• Le travail de la vapeur sur le piston dune
  machine pour un nombre donné de courses (Report
  BAAS, 1841)
• Le 1er dentre eux est récompensé.
• Constructeur  Clair, Paris
• sous la direction de Poncelet de Morin.

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James Clerk Maxwell (1831-79)

• 1855  Royal Scottish Society of Arts, vol. IV,
  pp. 420-429.
• Il a vu les instruments et connaît les Reports
  of the Jurys. Il indique, comme mode de
  mécanisation de ce calcul 
• une roulette tournant sur un disque,
• - le planimètre de Sang, dont il analyse la
  difficulté de transmission du mouvement.
• Il cite également le planimètre de Gonella et
  son ouvrage, et fait une mention spéciale au
  planimètre polaire dAmsler.

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Les planimètres conçus par Maxwell, mais non
construits

• Il recherche un roulement parfait. Il envisage 
• 2 sphères de même diamètre
• - 2 sphères dont les diamètres   rapport 1/2
• - un cône et un cylindre daxes perpendiculaires

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James Thomson (1822-92)frère de William Lord
Kelvin (1824-1907)

• Ingénieur de formation et de profession
• 1840  chez Mr Macneill à Dublin
• 1843  ingénieur dans le Stafforshire, puis au
  chantier naval de Wm Fairbairn and Co. à Londres,
  puis à Manchester.
• 1851  ingénieur civil à Belfast
• Professeur dingénierie
• 1840  1ère chaire dingénierie civile et de
  mécanique, fondée au RU par la reine Victoria,
  Université de Glasgow
• 1873-89  Professeur dingénierie civile à lUn.
  Glasgow (succède à Rankine)

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Le système de J. Thomson disque-sphère-cylindre 
1876

• Un disque incliné de 45 tourne autour dun axe
  normal à son plan
• Un cylindre daxe horizontal et parallèle au
  plan du disque
• La sphère remplace la roulette

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Le système de J. Thomson disque-sphère-cylindre 
1876

• y est la distance entre le centre du disque et
  le point de contact sphère-disque
• Langle de rotation de la sphère correspond à dx
• Langle de rotation du cylindre exprime lors
  lintégrale de ydx (à une constante près)

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Lanalyseur harmonique (1878) deW. Thomson,
Science Museum, London
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Lanalyseur harmonique (1878) de W. Thomson,
Science Museum, London
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C.W. Merrifield

• 1880, 50th meeting BAAS, Swansea
•  Report on the Present State of Knowledge of
  the Application of Quadratures and Interpolation
  to Actual Data , British Association, pp.
  321-378.
• pp. 375-78  X. Mechanical Quadratures
• 1880, Institution of Navals Architects
• Article sur la théorie des intégrateurs

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C.W. Merrifield se réfère

• au dynamomètre de Morin, utilisé dans les
  machines à vapeur,
• au planimètre de Sang, pour mesurer les aires,
• au système des deux sphères de Maxwell.
• Il présente en détail 
• Le système disque-sphère-cylindre de James
  Thomson, indiquant que ce système permet aussi de
  résoudre des équations différentielles.
• Le planimètre dAmsler, ce merveilleux petit
  instrument, le plus pratique de tous, ainsi que
  lintégrateur mécanique du professeur J.
  Amsler-Laffon de Schaffhausen, qui permet de
  calculer le moment statique et le moment
  dinertie / un axe.

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Charles Vernon Boys (1855-1944)

• Ingénieur
• Physicien
• Inventeur
• (ici, radio-micromètre)

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Charles Vernon Boys (1855-1944)Ingénieur et
physicien

• 1873 Royal School of Mines
• Ingénieur dans lindustrie du charbon 
• 1881  Permanent demonstrator of Physics at the
  Normal School of Science, South Kensington
• 1889-97  professeur assistant de physique
  (succède à Frederick Guthrie) au Royal College of
  Science, South Kensington
• 1890  Soap bubbles and the forces which mould
  them (1890), Royal Institution Christmas lecture
  1889. Influencera Alfred Jarry.

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Charles Vernon Boys (1855-1944)Physicien et
ingénieur

• 1895  Amélioration de la mesure de Cavendish
  pour la constante gravitationnelle, par
  lutilisation de fibres de quartz. Philosophical
  Transactions of the Royal Society.
• 1897-1939  referee, Metropolitan Gas Board
• 1896  Royal Medal of the Royal Society
• 1916-18  président Physical Society
• 1924  Rumford Medal
• 1935  knighted

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Charles Vernon Boys (1855-1944)

• 1881,  an Integrating-Machine , The London,
  Dublin and Philosophical Magazine, serie 5, vol.
  11, pp. 342-48.
• 1882,  On integrating and other apparatus for
  the measurement of mechanical and electrical
  forces , The London, Dublin and Philosophical
  Magazine, serie 5, vol. 13, pp. 77-95.
• Repris dans
• Proceedings of the Physical Society, vol. V, pp.
  8-28, suivi de 
•  Apparatus for calculating Efficiency ,
  pp. 28-35.

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Charles Vernon Boys (1855-1944)

• Intégraphe de Boys, Science Museum, London
• 1881,  an Integrating-Machine 

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Charles Vernon Boys (1855-1944) 1881   An
Integrating-Machine 

• Il affirme que le principe de sa machine est le
  seul à correspondre à la démarche du
  mathématicien.
• Il souligne son utilité pour faire comprendre aux
  étudiants de physique les principes du calcul
  intégral, et donne des exemplaes pour convaincre
  les physiciens de la société
• Elle peut également fonctionner comme
  intégrateur, donnant aussi les intégrales de y2
  et de y3, ou du produit de 2 ou plusieurs
  fonctions
• Linstrument a été construit par Mr Hilger, de
  Tottenham Court Road.

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Le Science Museum présente également ce modèle
dintégraphe, en attribuant le principe à Bruno
Abdank-Abakanowicz (1852-1900)
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Henry Selby Hele-Shaw (1854-1941)

• Ingénieur
• Physicien
• Hydrodynamique
• Inventeur
• Responsabilités administratives et pédagogiques
  dans lorganisation de lenseignement technique

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Henry Selby Hele-Shaw (1854-1941)et
lenseignement technique

• 1871  Bristol  Mardyke Engineering Works of
  Messrs Roach Leaker.
• Messrs G.K. Stothert co.
• Bristol University
• 1881  Bristol  1rst Professor of Engineering.
• 1885  Liverpool  1rst Professor of Engineering.
• 1904  Transvaal Technical Institute  1rst
  Professor of Civil, Mechanical and Electrical
  Engineering.
• 1905  appointed organizer of Technical Education
  in the Transvaal, by the Secretary of State fot
  the Colonies.
• 1906  consulting engineer in Westminster
• Développe et exploite ses propres inventions

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Henry Selby Hele-Shaw (1854-1941)et les
intégrateurs

• Intérêt suscité par létude de la force exercée
  par les vents sur les structures des ponts
  (désastre de Tay Bridge)
• Anémomètre intégrateur, présenté à 
• 1881, British Association, et installé à
  Liverpool, Bidston Observatory
• 1885,  Mechanical integrators , Minutes of
  Proceedings of the Institution of Civil
  Engineers, n 82, 75-143.
• 1885   Theory of continuous calculating
  machines , Philosophical Transactions

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Lintégrateur de Hele Shaw réalisé par Coradi

• Les roulettes enregistreuses sont mues par des
  sphères en verre dépoli, qui peuvent tourner
  autour dun axe horizontal et un axe vertical,
  grâce à des roulettes en celluloïd.

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Lintégrateur de Hele Shaw réalisé par Coradi
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Prolongements au 20ème siècle

• Du côté des planimètres Du côté des
  intégraphes
• Fabrication régulière Vers la résolution
  des équations Gains en précision
  différentielles
• Ici, Coradi 1886 Les analyseurs
  différentiels

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Du côté des planimètres

• Le planimètre Allbrit, Science Museum Library
• décrit comme  entirely British product 
• Egalement Arkon Universal Planimeter, 1928 

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Le physicien Douglas Rayner Hartree (1897-1958)

• Physique théorique
• Structure atomique
• Propagation des ondes radio
• Analyse numérique
• Analyseur différentiel
• sur les traces de Vannevar Bush (1890-1974)
• quil rencontre aux Etats-Unis en 1932.

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Douglas Rayner Hartree (1897-1958)

• 1915  St John's College, Cambridge.
• GM I  il assiste son père dans les calculs
  relatifs aux méthodes numériques de résolution
  des ED qui interviennent dans la défense
  anti-aérienne
• 1929-37  Beyer Professor of Applied Mathematics,
  Univesity of Manchester.
• 1937-46  Professor of Theoretical Physics.
  University of Manchester.
• GM II  personnel scientifique du Ministère de
  lApprovisionnement. LAD est utilisé.
• 1946-58  Plummer Professor of Mathematical
  Physics, University of Cambridge

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Lanalyseur différentiel de Douglas R.
Hartree1ère réalisation en Meccano, 1934
42
Lanalyseur différentiel Douglas R. Hartree,
Manchester, 1935Science Museum, 2004-05
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Lamplificateur de torsionDouglas R. Hartree,
Manchester, 1935Science Museum, 2004-05
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De lanalyseur différentiel au calculateur
analogique (MAC) Air Trainers Links Ltd.
1958Science Museum, 2004-05
45
Le calculateur analogique mécanique (MAC)Air
Trainers Links Ltd. 1958 Science Museum, 2004-05