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Grandes Inventions
  • La roue
  • L’avion
  • La boussole
  • La machine à vapeur
  • L’automobile
  • Le Circuit intégré
  • L’ordinateur
  • L’ampoule électrique
  • La fusée

La roue

La roue est une pièce mécanique circulaire qui tourne autour d’un axe. C’est un élément simple constitutif des machines.
 
 
C’est une invention fondamentale dans l’histoire de l’humanité. Elle est prépondérante dans la fabrication des vases, le transport terrestre et comme composant de diverses machines. Son origine se perd dans la nuit des temps et les historiens cherchant à trouver qui l’avait inventée, supposent qu’elle est apparue cinq mille ans avant J.C., en Mésopotamie.

Les vestiges les plus anciens de roues viennent de la Mésopotamie et datent d’environ 3000 ans avant J.C. Les roues à rayons firent leur apparition 1000 ans après. Les Grecs et les Romains utilisèrent couramment la roue hydraulique. Une usine hydraulique construite par les Romains deux siècles avant J.C. dans le sud de la France avait 16 roues faisant tourner 32 moulins qui produisaient presque une tonne de farine chacun. En Slovénie en 2002, le Dr. Anton Veluscek a trouvé la roue la plus ancienne. On sait qu’elle fut construite quelques trois mille ans avant J.C.
 
Cependant, de nombreuses recherches montrent que la roue est apparue simultanément en plusieurs endroits en Europe. Egalement, les vestiges de la roue en Inde datent du troisième millénaire avant notre ère. En Chine, la roue était montée sur des chars de combat deux mille ans avant J.C.
 
Ainsi, on ne peut dire qui a inventé la roue, celle-ci étant présente à la même époque de l’Antiquité dans diverses civilisations du monde.
 
 

 
L’avion
L’avion est une machine plus lourde que l’air et qui produit la puissance nécessaire pour pouvoir voler.
 
Qui a été l’inventeur de l’avion est source de polémique. La dispute repose sur des questions de technique. Pour les uns, l’avion doit être capable de décoller par ses propres moyens, sans l’aide d’une catapulte (comme celle utilisée par les frères Wright).
 
Quelques-uns croient que l’inventeur de l’avion était le Brésilien Alberto Santos Dumont, qui vola le 12 novembre 1906. Son exploit eut lieu en France en présence de plusieurs témoins y compris des journalistes.
 
Pour d’autres, le premier avion proprement dit fut créé par Clément Ader, le 9 octobre 1890 qui réussit à voler 50 m avec son appareil Éole. Il répète l’exploit en 1892 avec l’Avion II qui vole sur une distance de 200 m et en 1897 sur une distance de plus de 300 m avec l’Avion III. Le vol de son appareil Éole fut le premier vol autopropulsé de l’histoire de l’humanité et est considéré comme le début de l’aviation en Europe, mais pas en Amérique.
 
Mais pour presque tout le monde, les inventeurs de l’avion sont les fabricants de bicyclettes Orville et Wilbur Wright. Leur achèvement fait partie de ces histoires qui restent dans la mémoire collective.
Leur contribution essentielle au vol sera d’avoir contrôlé le virage par le gauchissement des ailes. Avant eux, il était difficile de contrôler la trajectoire des avions existants car l’on n’avait pas pensé à vriller les ailes pour changer de direction. Le travail méthodique et minutieux des frères Wright établit les bases pour le vol d’appareils plus lourds que l’air. Ils parvinrent à construire le premier tunnel aérodynamique pour mesurer l’incidence sur la sustentation de plusieurs profils avec différents angles d’attaque.
 
Le 17 décembre 1903 à Kitty Hawk, Orville Wright effectue ce que l’on considère dans quelques pays le premier vol réussi d’un avion piloté et semi-propulsé. Le vol dura 12 secondes et l’appareil s’appelait Flyer I.
 
 

 
La boussole
La boussole est un instrument qui sert à s’orienter grâce à la propriété des aiguilles magnétiques. Une aiguille aimantée indique le Nord magnétique qui est légèrement différent du Nord géographique, cette différence variant quelque peu d’une région du globe à l’autre. L’aiguille aimantée indique la direction du champ magnétique terrestre, une de ses pointes vers le pôle Nord et l’autre vers le pôle Sud. On ne peut l’utiliser dans la zone des pôles, là où convergent les lignes de force du champ magnétique terrestre.
 
Comme pour bien de grandes inventions, on ne sait pas qui a inventé la boussole. Probablement inventées en Chine, vers le IXe siècle, les premières boussoles étaient constituées d’un récipient rempli d’eau sur laquelle flottait une aiguille aimantée. Plus tard, elle fut grandement améliorée: on réduisit sa taille et on augmenta son côté pratique en montant l’aiguille sur un axe de rotation et en ajoutant une “rose des vents” pour mieux se guider et calculer les orientations.
 
Malgré toutes les avancées technologiques et les nouveaux systèmes de positionnement, la boussole est encore utilisée gardant son aspect pratique et surtout ne dépendant pas d’une source électrique pour fonctionner.
 
 

 
La machine à vapeur
Une machine à vapeur est un moteur à combustion externe qui transforme l’énergie thermique d’une quantité de vapeur d’eau en énergie mécanique. Essentiellement, le cycle de travail comprend deux étapes: 
  • 1. La vapeur d’eau est obtenue dans un chaudière chauffée au charbon, ce qui produit une expansion de volume. La vapeur entre dans un cylindre et pousse un piston relié à un système de bielle-manivelle pour transformer le mouvement linéaire alternatif du piston en mouvement de rotation actionnant les roues d’une locomotive ou le rotor d’un générateur électrique. En bout de course, le piston revient à sa position initiale expulsant à l’extérieur la vapeur, grâce à l’énergie cinétque d’un volant d’inertie..

  • 2. La pression de la vapeur est contrôlée au moyen d’une série de valves d’entrée et de sortie régulant ainsi le renouvellement de poussée, c’est-à-dire, les flux de vapeur entrant et sortant du cylindre.
 
Le moteur ou machine à vapeur eut son heure de gloire pendant la révolution industrielle dont elle fut un élément clé de développement pour déplacer des machines et appareils aussi variés que des pompes, des locomotives, des navires, etc. Bien des gens pensent que c’est la meilleure invention du XVIIIe siècle.
 
Mentionner avec certitude l’inventeur de la machine à vapeur est chose impossible malheureusement. La premiière description de la machine à vapeur se trouve dans l’oeuvre de Héron d’Alexandrie, “Spiritalia seu Pneumatica”. L’ingénieur et mathématicien Grec inventa cette machine et fit de nombreuses expériences avec de la vapeur d’eau qui l’amenèrent à d’couvrir une forme archaïque de la loi d’action et réaction.
 
Cependant, si nous voulons nommer l’inventeur de la machine à vapeur en tant que découverte changeant le monde à l’époque de la révolution industrielle, nous devrions citer James Watt. Watt breveta et améliora une idée du Ier siècle. La première machine à vapeur de Watt vit le jour en 1774.

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L’automobile
D’un point de vue technique, une automobile est un véhicule qui se déplace par lui-même. On désigne principalement par automobile les véhicules motorisés qui peuvent se conduire sur une voie ordinaire ne possédant pas de rails. Le moteur est généralement un moteur à explosion.

 
L’inventeur de l’automobile, bien qu’il ne soit pas connu pour ce fait, est le Français Nicolas Joseph Cugnot. Avant de réaliser son invention, il a travaillé pour l’armée française entant qu’ingénieur militaire. En 1765, Cugnot commença la construction de véhicules propulsés à la vapeur pour transporter le lourds canons de cette époque.
 
Cugnot fut le premier à transformer le mouvement alternatif des pistons en mouvement de rotation sur la machine à vapeur. 
C’est ainsi qu’en 1769, l’inventeur français, inaugura son premier véhicule à vapeur. L’année suivante, avec une version améliorée, il réussit à déplacer une charge de quatre tonnes à une vitesse de quatre kilomètres par heure. Son véhicule était un tricycle avec une roue à l’avant et deux roues à l’arrière. C’était une version primitive de l’automobile.
 
L’automobile, telle que nous la connaissons aujourd’hui, fut créée en 1886 par l’ingénieur allemand Carl Benz qui commençant par construire des moteurs industriels en 1883, installa sur un tricycle en 1885, un moteur monocylindrique, le tout fonctionnant parfaitement. Benz breveta son invention en 1886, ce qui en fit l’inventeur de l’automobile moderne.
 
En 1910, Henry Ford construit ses automobiles en utilisant le système d’assemblage à la chaine. Il révolutionna ainsi l’industrie automobile en construisant ses modèles en grande quantité et à faible coût.
 
 

 

 

 

 

 

Le Circuit intégré
Un circuit intégré (CI) , est une plaque mince contenant une énorme quantité (de l’ordre du millier voire du million) de dispositifs microélectroniques connectés, principalement des diodes et transistors, ainsi que des composants passifs tels que résistances et condensateurs. Sa surface est petite, de l’odre du cm2 ou même moins. Les circuits intégrés de dernière génération sont les microprocesseurs utilisés dans de nombreux appareils comme les ordinateurs, les équipements ménagers et les téléphones portables. C’est une des inventions qui marque énormément l’histoire de l’humanité.
 
En avril 1949, l’ingénieur allemand Werner Jacobi (Siemens AG) achète la première demande de brevet pour circuits intégrés utilisés comme semiconducteurs amplificateurs. Plus tard, Geoffrey W.A. Dummer (1909-2002), un spécialiste des radars travaillant pour la Royal Radar Establishment du Ministère de la Défense britannique, eut l’idée d’intégrer les circuits mais il ne lui fut pas possible de les construire.
 
Le premier CI fut développé en 1958 par l’ingénieur Jack Kilby. C’était un dispositif au germanium qui intégrait six transistors sur une même base semiconductrice résultant en un oscillateur redresseur de phase.

En 2000, Kilby fut nommé lauréat du prix Nobel de physique pour sa contribition au développement de la technologie de l’information.
 
 

 
L’ordinateur
Un ordinateur est une machine électronique qui reçoit et traite des données pour les transformer en information utilisable. Un ordinateur est un ensemble de circuits intégrés reliés à d’autres composants pouvant effectuer avec précision, et une surprenante rapidité, des instructions ou routines, multiples et variées, ordonnées et systématisées en fonction d’une large gamme d’applications pratiques. Le procédé définissant ces séquences d’instructions est appelé programmation qui peut se faire directement par l’utilisateur ou automatiquement par un programme informatique. L’ordinateur et son programme informatique a besoin d’être alimenté en données qui seront traitées selon le produit final désiré. L’information en résultant pourra alors être utilisée, réinterprétée, copiée, sauvegardée sur un dispositif d’emmagasinnage et transferrée vers d’autres personnes ou d’autres ordinateurs ou composants électroniques, qu’ils soient sur place ou éloignés grâce aux systèmes de communications existants.
 
Ce qui différencie l’ordinateur des autres dispositifs semblables comme une calculatrice non programmable, c’est essentiellement sa capacité à effectuer des tâches variées par chargement en mémoire de programmes différents qui seront exécutées par le microprocesseur..
 
Il est difficile d’attribuer l’invention de l’ordinateur à une seule personne. Pour les experts, plusieurs personnes ont contribué au développement de cette invention. Cependant, s’il fallait désigner une seule personne ce serait John Atanasoff. 
 
Né à New-York, le 4 octobre 1903, Atanasoff étudia la physique et montra un grand intérêt pour les calculs mathématiques effectués par des machines. En son temps, il n’existait que des machines analogiques, qu’il trouvait lentes et très imprécises.
 
Pour réaliser son ordinateur, le physicien combina quatre concepts de base: l’électricité et les composants électroniques, le sytème binaire, les condensateurs pour emmagasinner les données ou l’information et un système logique pour le calcul.
 
Avec l’aide de son étudiant Clifford Berry, il assembla son prototype dans les caves de l’Université de l’Etat de l’Iowa. La machine qu’ils achevèrent coûta approximativement mille quatre cents dollars.
 
L’ordinateur fut désigné ABC (Atanasoff-Berry Computer). Achevée en 1942 cette invention était le premier calculateur digital electronique. Cependant, une querelle se forma lorsque un autre inventeur nommé John Mauchly revendiqua ses droits sur l’invention. Elle se termina devant les tribunaux et après une longue bataille judiciaire, en 1972, Atanasoff fut désigné comme le père du premier ordinateur digital électronique de l’histoire.
 
Atanasoff est mort en 1995 au Maryland, nous léguant les bases de l’invention qu va révolutionner le monde.
 
 

 
L’ampoule électrique
Une lampe incandescente ou ampoule électrique est un dispositif qui produit de la lumière par le passage de courant électrique dans un filament métallique qui est ainsi chauffé à blanc. 
 
Ce fut Heinrich Göbel, mécanicien et inventeur allemand qui en 1854 construisit ce que la plupart considèrent comme étant la première ampoule, introduisant un filament de bambou carbonisé à l’intérieur d’un globe de verre vide d’air pour éviter l’oxydation. Il travailla à l’amélioration de son invention pendant les cinq années suivantes, pour atteindre une durée de fonctionnement de 400 heures. Il ne fit pas breveter son invention immédiatement.
 
Ultérieurement, le physicien et chimiste anglais Joseph Wilson Swan (31 octobre 1828 – 27 mai 1914), fit la démonstration d’un dispositif en 1860 et il obtint un brevet britannique en 1878 (presque un an avant Edison) mais, sa lampe n’ayant ni bon vide ni de source électrique adéquate avait une durée de vie trop courte et se révéla inutilisable.
 
Thomas Alva Edison fut celui qui développa une ampoule pratique et viable, capable de briller continuellement pendant 48 heures, le 21 octobre 1879. Edison améliora l’idée originale de Swan et breveta son dispositif aux Etats-Unis. Il lança une campagne publicitaire dans laquelle il affirmait être le seul inventeur. Swan, moins intéressé par le gain que par l’invention, ne s’opposa pas à la vente des lampes par Edison aux Etats-Unis, gardant en contrepartie les droits dans le Royaume-Uni. En 1883, la société Edison & Swan United Electric Light Company fut créée. Connue sous le nom “Ediswan”, la compagnie commercialisa les lampes avec des filaments de cellulose inventés par Swan en 1881.
 
Il est impossible d’exprimer l’impact de cette invention dans l’histoire de l’humanité. Avant l’invention de l’ampoule, on utilisait des lampes à combustion. Cette invention de la fin du XIXe siècle fut tellement innovante que dans les hôtels où on l’utilisait on pouvait lire sur des affiches: “Cet immeuble est équipé d’éclairage électrique Edison. N’allumez pas la lampe avec une allumette. Simplement tournez l’interrupteur situé sur le mur, près de la porte. L’utilisation de l’électricité pour l’éclairage n’affecte pas la santé ou le sommeil”.
En réalité, les lampes à incandescence sont techniquement inéfficaces puisque 90% de l’énergie électrique est transformée en chaleur.
 
 

 
La fusée
La fusée est un véhicule ou aéronef de vol vertical qui produit sa poussée par réaction de l’expulsion rapide de gaz de combustion depuis un moteur de fusée. 
 
L’origine de la fusée est probablement en Chine où elle est mentionnée pour la première fois en 1232 et où fut inventée la poudre.
 
Selon des écrits du XIIIe siècle, des fusées appelées “flèches de feu volantes” furent utilisées pour la défense de la capitale de la province de Henan en Chine.
 
La découverte de la poudre par d’anciens alchimistes chinois taoistes et son utilisation dans différentes armes (flèches de feu, bombes et canons), aboutirent au développement de la fusée. Au début elles étaient utilisées dans les cérémonies religieuses en vénération des dieux dans l’antique religion chinoise. Annonciatrices des feux d’artifice modernes, après des recherches intensives, elles furent adaptées pour être utilisées en artillerie dans les guerres qui se suivent du Xe jusqu’au XIIe siècle.
 
Il faudra attendre la fin du XIXe et le début du XXe siècles, pour voir apparaître les premiers scientifiques qui transformeront l’ancienne fusée en un dispositif de propulsion pour véhicules aérospatiaux habités. Parmi ceux-ci, il faut mentionner l’ingénieur péruvien Pedro Paulet qui réussit à construire, entre 1895 et 1897, un petit moteur à combustible liquide d’un poids de 2,5 Kg et développant une poussée de 100 Kg. Plus tard en 1902, le mathématicien russe Konstantin Tsiolkovski conçut une nef rétropropulsée pour voyages interplanétaires en se basant sur les conceptions et le prototype appelé “Autobolide” de Paulet datant de 1895. De même en 1912, le professeur nord-américain Robert Goddard et en 1923, le scientifique allemand Julius Oberth perfectionnèrent leurs moteurs expérimentaux à combustile liquide sur la base des travaux initiaux de Paulet.
 
Mais ce fut l’ingénieur aérospatial allemand Werhner von Braun, le réalisateur de la fusée Saturne V qui permit à l’homme d’aller sur la lune de 1969 à 1972. Von Braun devint le directeur du Centre Marshall de Vols Spatiaux de la NASA.
 

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