MACHINES SIMPLES

Il est malaisé de déterminer le moment précis de l'apparition des différentes machines simples dans l'histoire de la civilisation ; le levier a sans doute été utilisé très tôt, peut-être avant la période historique, alors que la poulie et la balance, de conception plus difficile, lui sont bien postérieures. L'utilisation de la balance est attestée par les peintures égyptiennes anciennes et celle de la poulie vers le ~ ix^e siècle par les sculptures babyloniennes. Les Grecs ont certainement utilisé divers types de machines dès le début de leur histoire, et leur technique théâtrale de mise en scène faisait usage de plusieurs sortes de machines.

Les premiers documents écrits et les premières tentatives d'explication théorique du fonctionnement des diverses machines datent d'Aristote. Dans son petit traité intitulé Problèmes mécaniques, il définit la machine comme « tout ce qui nous aide à vaincre la nature dans notre propre intérêt [...]. C'est par l'art que l'homme maîtrise ce par quoi la nature nous surpasse. » Les problèmes mécaniques sont pour lui « des problèmes à la fois mathématiques et physiques, les méthodes de résolution étant mathématiques et l'application pratique relevant du domaine de la physique ». C'est aux propriétés du cercle qu'« il faut attribuer toutes ces merveilles », comme « ces machines à plusieurs cercles se mouvant en sens inverse que les techniciens construisent ». Aristote donne une théorie de la balance, de la composition des mouvements, et il énonce clairement notre théorème des moments en ces termes : « Le rapport de la force motrice à la force résistante est en raison inverse des bras du levier. » Il considère le roulement d'un cercle, la rotation de la roue des potiers, les mouvements des poulies comme les trois mouvements possibles du cercle. Aristote décrit plusieurs machines simples, le coin, la hache, le casse-noix, les poulies utilisées en maçonnerie (autour desquelles passent des câbles), l'onagre, le levier, la balance, le gouvernail des bateaux, le cabestan à contrepoids, etc.

On sait par les auteurs postérieurs (Vitruve, Plutarque, Héron d'Alexandrie, Athénée...) que celui qui a particulièrement brillé dans la conception et la construction de machines fut Archimède de Syracuse, mais, comme le rapporte Carpos d'Antioche (cité par Pappus d'Alexandrie), il n'a rien daigné écrire sur ces sujets à l'exception d'un livre sur la construction du planétarium (aujourd'hui perdu). On dit qu'un tel planétarium avait été emporté par Marcellus après la chute de Syracuse.

Athénée (Déipnosophistai) nous a laissé une description détaillée d'un luxueux bateau, La Syracusaine (env. 4 000 t), construit sur ordre de Hiéron, tyran de Syracuse, comportant de nombreuses machines (catapultes, grues, etc.) et mis à l'eau par Archimède en personne au moyen d'un mécanisme de sa conception. On sait d'autre part par Plutarque et Lisodore l'historien qu'Archimède a construit de nombreuses machines pendant la défense de Syracuse (assiégée par Marcellus en ~ 212).

Héron d'Alexandrie nous a laissé dans ses traités les Pneumatiques, Des automates et Mécaniques de nombreuses descriptions de machines simples actionnées par l'eau, la vapeur ou l'air comprimé. De même Pappus, dans sa Collection (mathématique), rapporte, au huitième livre, des descriptions détaillées et des procédés de construction de roues dentées, cabestans, grues, palans, vis d'Archimède, etc.

Léonard de Vinci a laissé de nombreux dessins de machines simples (surtout pour la défense des villes) de conception toute moderne et dont plusieurs s'inspireraient d'Archimède, dont il était, comme avant lui Galilée, un lecteur passionné.

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