L'orgue de barbarie de Bernard et Philippe

 Pour mesurer des grandeurs physiques, il est préférable d'utiliser le système MKSA, le mètre , le kilo, la seconde et l'ampère. Les physiciens ont ajouté 3 autres grandeurs fondamentales la mole, le kelvin et le candéla.

Toutes les autres unités de mesures se déduisent de ces 7 unités fondamentales.

On nous a appris que:

le mètre dont la première définition est donnée en 1799 et qui restera valide jusqu'en 1983, est alors défini comme la dix-millionième partie de la distance entre l'équateur et le pôle mesurée le long de la surface de la Terre (au niveau de la mer).

le kilo, le poids d'un litre d'eau.

la seconde, est aussi donnée en 1799 et restera valide jusqu'en 1960, la seconde était définie comme la fraction 1 / 86 400 du jour solaire moyen sur une année.

L'ampère était défini comme l'intensité d'un courant constant maintenu dans deux conducteurs linéaires et parallèles, de longueurs infinies, de sections négligeables et distants d'un mètre dans le vide, produit entre ces deux conducteurs une force linéaire égale à 2×10^-7 newton par mètre¹

Des conditions totalement irréalisables pour étalonner un courant d'un ampère!

L'année 2018 a vu ces définitions changer par l'apparition de l'utilisation de trois constantes fondamentales qui elles sont fixes

la vitesse de la lumière,

la constante de Planck

et la constante de Boltzmann

pour améliorer à la fois; l'universalité, la précision et la production d'un étalon primaire.

Et surtout tout en étant indépendant d'un institut (inter)national de métrologie comme pour le grand K.

En France, on a coulé le kilogramme en platine iridié, la référence internationale dite le grand K stocké à Sèvres, et de nombreux clones dispersés dans le monde.

Tous les 40 ans, des mesures sont réalisées sur ces clones afin de vérifier l'exactitude des étalons. Le problème, c'est la dispersion des mesures qui est de l'ordre de 5.10^-8. Ce manque de précision (très relative pour nous) n'était plus acceptable pour les laboratoires modernes.

Les anciennes définitions sont devenues caduques sans changer les valeurs mais elles ont été redéfinies pour permettre d'étalonner avec une précision qui aujourd'hui atteint les 10^-10 tout en se basant sur une définition plus universelle et reproductible.

La définition de la seconde est la même que celle de 1967 mais les étalons primaires ont évolué. Les horloges atomiques modernes permettent de réaliser la seconde avec une exactitude de quelques 10^-16. C'est notamment grâce à cette connaissance précise de la seconde que les américains ont pu développer le GPS.

http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/metrologie-SI.xml

Cette révolution a commencé en 1960 et vient d'être formulée, décidée et appliquée à l'échelon mondial.

On vit une époque formidable! Tout change en restant pareil...

Le kilogramme n'est plus exactement 1 litre d'eau (composée partiellement et aléatoirement d'eau lourde). Le  Kilogramme est défini selon une certaine quantité d'eau composée de certaines proportions moléculaire et d'isotopes mesurée avec certaines balances et en utilisant les nouvelles définitions de longueur, etc...

Tout ça, juste pour améliorer la précision et permettre la reproduction par un laboratoire suffisamment performant de produire un étalon indépendamment d'un l'étalon initial.

Loin de moi l'idée de faire de la métrologie mais plus simplement des essais!

Ce qu'il nous faut savoir faire, c'est changer d'unité, par exemple comme convertir des pascals du Système International en centimètre d'eau (et réciproquement) de notre pèse-vent sans se tromper d'un ou plusieurs zéros! notamment en gardant en mémoire qu'1 mètre c'est déjà 100 centimètres.

Sachant que :  et donc que le .

1 Cm d'eau = 98,0665 Pa que l'on arrondit souvent en 1cm = 100 Pascals.  Inversement:

1 Pa = 0,010197 Cm d'eau donc un Pascal est une unité d'ordre très faible pour nos appareils ...

 Avant de mesurer il faut installer des bancs d'essais pour mener nos expériences et enregistrer ces mesures.

Il faut aussi disposer d'outils (eux-même étalonnés) de mesure et d'enregistrement sonores, visuels, optiques, etc...

D'outils de production de différentes grandeurs pression, électriques, ampères, volts, résistance, etc...

comme:

un mètre ruban, pied à coulisse, réglets, cales d'épaisseur calibrées, palmer, pour les longueurs.

un chronomètre, pendule, générateur de fonction, oscilloscope, stroboscope, accordeur pour la mesure du temps ou son inverse la fréquence.

un ampèremètre, voltmètre, ohmmètre, mesure de capacité ou Henry, pour nos essais électriques et électroniques.

une balance, dynamomètre, poids pour nos mesure de force (poids et masse).

Des thermomètres pour la température, par exemple pour mesurer l'échauffement de nos bobinages...

le pèse-vent pour mesurer des pressions, etc...

L'expérience la plus étonnante est la réponse à une mesure ordinaire: quelle est la longueur de la cote de Bretagne?

La réponse est ça dépend!

En effet si on la mesure avec un mètre un décamètre ou une règle de 10cm on va trouver des longueurs différentes d'autant plus grandes que l'outil est plus petit. Donc la mesure est influencée par l'outil de mesure c'est à dire la méthode de mesure. On dit que la longueur est fractale...

Il en va de même pour le temps on mesure le temps avec la seconde dans certaines expériences quotidiennes, mais aussi avec l'année lumière pour l'astronomie.

Par exemple, dire qu'une étoile est à x années lumière c'est faux puisque au moment où l'on pense ça, on sait aussi que c'est la distance à laquelle elle était quand elle a envoyé la lumière que l'on reçoit. Hors depuis elle a changé de place, elle est donc ailleurs au moment où l'on reçoit sa lumière, logique mais contradictoire, étonnant mais ordinaire, vérifiable mais impalpable!

On glisse d'ailleurs une autre confusion en introduisant une vitesse (celle de la lumière), donc une notion de temps lorsque l'on prétend mesurer une "grande" distance en années lumières...il y a donc dans nos raisonnements une intrication des natures (longueur et temps) de nos mesures de temps et de longueur que l'on pense de natures différentes.

Il y a encore un autre paradoxe que l'on oublie systématiquement c'est dans quelle direction se trouve une étoile ou une galaxie que l'on observe puisqu'on sait que la direction "apparente" est fictive, car sa lumière a voyagé dans un espace qui contient des masses (planètes, soleils, trous noirs, galaxies, nuages de poussières...) qui ont dévié le rayon de cette lumière sur son parcours. La direction devient apparente, elle est non réelle tout comme la distance...et l'on prétend savoir cartographier le ciel comme si il était immuable! Quel ciel ? Celui que l'on observe en ce moment pour ce qui est proche, où celui qui a été il y a plusieurs milliards d'années pour ce qui est loin, mais déjà ailleurs, alors qu'on pensait aussi que tout est parti du big-bang quand tout était au même point? Même cette affirmation vient d'être remise en question avec les dernières découvertes du télescope JW.

Avec la physique quantique donc à des échelles très petites, les raisonnements sont encore moins intuitifs voire carrément exotiques. Pour obtenir des informations simultanées de localisation et de vitesse il est impossible de les déduire des expériences on ne parle plus que de valeurs probables statistiquement en fonction des relations "simultanées"entre les deux paramètres sachant que la relativité démontre que deux évènements simultanés dans un repère galiléen ne le sont plus dans un autre, tout en affirmant que les lois de la physique sont conservées dans un changement de repère.

C'est carrément la physique qui change avec l'échelle de mesure.

En attendant certains cherchent encore à unifier la physique à l'échelle atomique avec celle à l'échelle astronomique comme on cherchait la pierre philosophale il n'y a pas si longtemps.

Nota: La mole et le candéla ne sont pas utilisés dans la fabrication instrumentale qui est le sujet central initial.

Avec un ordinateur et une carte  son extérieure et un micro de qualité nous disposons d'outils pour les enregistrements du son.

Des logiciels et capteurs pour en faire un analyseur spectral, un oscilloscope, un lecteur vidéo couplé à une caméra.

Une panoplie à compléter avec les outils optiques comme un miroir, appareil photo ultra sensible, caméra haute vitesse, etc...

Il nous faut donc de l'air sous pression mesurée et régulée avec un débit permanent. Du courant continu ou alternatif de tension réglable et en intensité importante et stable. Chaque appareil se doit d'être correctement étalonné et calibré. Tout ça pour satisfaire notre curiosité pour voir et savoir ce qui influence nos flûtes ou tout autre élément constitutif de nos instruments de musique mécanique.

Un petit laboratoire personnel en somme qui aurait fait pâlir de jalousie les physiciens ou les acousticiens du XVIII° siècle.

Exemples pour un laboratoire maison (mon garage actuellement):

la soufflerie d'essais des flûtes; de l'air sec à une pression constante.

La recommandation pour les essais et tests sans moteur et sans manivelle celle de Jean-Claude Augiron:

Une autre soufflerie motorisée pour banc d'essais

le banc d'essais des  solénoïdes pour système midi:

Un  test très convaincant de durabilité et de rapidité de relais par PP:

Un banc d'essais pour des vannes et relais pneumatiques sera exactement la même chose, sauf que l'on remplace le solénoïde par une vanne, alimentée en air par une soufflerie motorisée. La vanne est alors commandée non pas par un carton mais par un solénoïde ou une électrovanne et le montage ci-dessus.

Le  banc de strioscopie fait l'objet d'un article dans ce blog. C'est l'équivalent optique pour notre vue de l'analyse spectrale pour nos oreilles!

On voit l’invisible et on peut en déduire ce que l'oreille ne distingue pas!

Les méthodes  d’analyses spectrales aussi, ainsi que  les logiciels d'analyse spectrale, d'accordage, de dessins, de simulation d'orgue, de gestion midi ou de perforatrice.

Mes accordeurs:

Le matériel utilisé par les constructeur amateur est le même que les guitaristes: un exemple d'accordeur  le Korg CA 2

Notes de référence La2

l'accordeur Korg OT 120

il permet de pratiquer d'autre tempérament les différents modes d’accordage: Chromatique, échelle: 12 notes à tempérament égal, pythagoricien, milieu de gamme Mib/Do#, Werckmeister III, Kirnberger III, Kellner, thomann Vallotti, Young)

Pour l'instant je mène des essais pour vérifier mes améliorations sur les  flûtes phicophones .

Tous  mes projets en cours comme par exemple l'accordage de cloches tubulaires!

Dans l'ensemble les constructeurs amateurs ne vont pas si loin à l'exception de quelques uns, qui font des études et recherches sur un sujet précis mais pas le même pour chacun...

C'est l'origine de débats qui mettent en évidence des points de vue très tranchés et différents, exemples, dans mes articles et commentaires en bas de pages:

- Les calculs de pertes de charge et des ressorts pour une pression constante dans la soufflerie. Ce qui expliquent la différence entre pression dans la réserve et celle dans le pied de flûte.

- Les calculs de diapason de flûtes avec la  taille et la progression qui est pour certain constante et progressive pour d'autres.

- Le calcul des  diamètres d’alimentation des flûtes et vannes.

- La loi de Bernoulli pour les vitesses de l'air dans les flûtes.

Mais justement ce sont ces débats qui permettent une réflexion avec un point de vue différent pour des progrès dans la compréhension.