Catalogue des appareils cinématographiques de la Cinémathèque française et du CNC

Type de l'appareil

reconstitution d'un "schéma artificiel" d'Etienne-Jules Marey conçu en 1869, représentant schématiquement un insecte mécanique et pneumatique dont le corps entier (constitué par un tambour) peut s'élever, s'abaisser, et voler obliquement par une arrivée périodique d'air ; deux ailes montées sur deux crémaillères et sur une capsule pneumatique en caoutchouc ; axe métallique dans un bain de mercure ; tube en caoutchouc

Auteurs

Marey Etienne-Jules
Boulogne sur Seine, Parc des Princes, Station physiologique

Fabricants

Laurent Albouy
Bois Colombes, 96 avenue Charles de Gaulle 92270

Utilisateurs

Marey Etienne-Jules
Boulogne sur Seine, Parc des Princes, Station physiologique

Distributeurs

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Sujet du modèle

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Objectif

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Taille de l'objet

Ouvert :
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Fermé :
Longueur : 70 cm
Largeur : 50 cm
Hauteur : 70 cm

Diamètre :
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Taille de la boîte de transport

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Remarques

Reconstitution d'un "schéma artificiel" d'Etienne-Jules Marey dont l'original semble perdu. Cette copie a été faite dans le cadre de l'exposition "Etienne-Jules Marey, le mouvement en lumière", Fondation Electricité de France - Cinémathèque française, Espace Electra, 13 janvier - 13 mars 2000.

"Lorsque Marey décide d'étudier le vol des insectes, en 1868, le mouvement aéronautique français est en pleine expansion, grâce notamment aux efforts d'Abel Hureau de Villeneuve, rédacteur au mensuel L'Aéronaute. Marey est proche de cette revue ; il participera à certaines réunions, y publiera d'importants articles et bon nombre d'appareils volants conçus par les pionniers de cette époque s'inspireront des théories professées par le physiologiste. Marey s'intéresse donc au vol des insectes pour résoudre le vieux problème posé par Icare ou Léonard de Vinci, entre autres : l'homme peut-il s'élever dans les airs ? Mais ce n'est pas toutefois en simple aéronaute que Marey se penche ainsi sur le vol de l'insecte puis de l'oiseau, après plus de dix années d'études consacrées à la circulation du sang. En réalité, il poursuit son vaste programme mécaniciste et physiologique, qui consiste à explorer, par le méthode graphique, tous les rouages de la machinerie humaine ou animale. En débutant par le vol de l'insecte, Marey a choisi le sujet le plus difficile. Il désire d'abord savoir : "A. Quelle est la fréquence des mouvements de l'aile ? B. Quelles sont les positions différentes que prend l'aile dans les diverses phases de chacune de ses révolutions ? C. Par quel mécanisme l'aile, prenant un point d'appui sur l'air, produit la translation de l'insecte ?" (E.-J. Marey, "Détermination expérimentale du mouvement des ailes des insectes pendant le vol", Comptes rendus des séances de l'Académie des sciences, séance du 28 décembre 1868). Entre autres expériences, il enregistre sur un rouleau inscripteur le frottement de l'aile de la guèpe sur du noir de fumée et obtient une forme qui représente soit la boucle inférieure du chiffre huit, soit la boucle supérieure. Mais le 18 avril 1870, l'Ecossais James Bell Pettigrew revendique l'antériorité de cette découverte. Marey s'incline, mais constate une divergence sur l'interprétation de la trajectoire de l'aile. Un premier "schéma artificiel" est fabriqué par Marey pour illustrer la forme du huit chez l'insecte en vol. Une petite aile artificielle et mécanisée reconstitue le parcours de l'aile de l'insecte ; à sa pointe le mouvement d'abaissement et d'élévation produit un schéma hélicoïdal. [...] Au début de l'année 1869, Marey met au point un autre "schéma artificiel", un insecte mécanique et pneumatique dont le corps entier (constitué par un tambour) peut s'élever, s'abaisser, et même voler obliquement. Le 15 mars 1869, Marey fait présenter à l'Académie des sciences, par l'intermédiaire de Claude Bernard, ce nouvel "insecte artificiel" qui produit en volant un "huit lumineux" : "Un mécanisme mis en jeu par une pompe à air produit alternativement l'élévation et l'abaissement d'une paire d'ailes construites sur le même plan que celles des insectes, c'est à dire formée en avant par une nervure rigide, et en arrière par une surface flexible, faite de baudruche, que soutiennent de minces tiges d'acier. Cet appareil ailé n'aura pas, sans doute, assez de force motrice pour soulever son propre poids, mais je le place sur une barre pivotante où il est équilibré. Si, par un battement de ses ailes, l'appareil développe la force motrice que la théorie fait prévoir, le système prendra un mouvement de rotation autour d'un axe central. L'expérience montre que, dans ces conditions, l'insecte artificiel prend un mouvement de rotation rapide. Le petit modèle que je soumets à l'Académie développe une force de traction que l'on peut mesurer au dynamomètre et qui représente le soulèvement d'un poids de 8 à 10 grammes. En changeant l'étendue, la flexibilité des ailes et la fréquence des battements, on peut obtenir une traction beaucoup plus énergique. Enfin, si l'on dore la pointe d'une des ailes de cet insecte artificiel, on voit que tous les mouvements et changements de plan exécutés dans le vol de l'insecte véritable se reproduisent dans l'appareil mécanique. Or, la force motrice empruntée à la pompe ne peut produire que des élévations et des abaissements de l'aile dans un même plan ; il est bien clair, d'après cela, que tous les autres mouvements sont produits par la résistance de l'air. [...] On n'avait encore déterminé, avec la rigueur nécessaire, ni la fréquence des mouvements de l'aile des insectes, ni les changements de son plan. Enfin, on n'avait pas réussi à imiter les conditions mécaniques si simples qui produisent les mouvements complexes de l'aile d'un insecte et la force qui le fait voler" (E.-J. Marey, "Reproduction mécanique du vol des insectes", Comptes rendus des séances de l'Académie des sciences, séance du 15 mars 1869, t. 68, p. 668-669). Outre la possibilité de pivoter sur l'axe vertical, l'appareil peut encore osciller verticalement comme le fléau d'une balance. On peut aussi donner toutes les orientations possibles au plan d'oscillation des ailes. Ces dispositions permettent de démontrer isolément la force ascentionnelle ou la force de translation, elles permettent aussi de combiner ces deux forces de diverses manières. Cet insecte artificiel et les graphiques permettent donc de déterminer, avec une rigueur alors jamais atteinte, les mouvements de l'aile des insectes et les changements de son plan. Ce mécanisme qui s'élève dans l'air et tourne sur lui-même ouvre la voie aux futures maquettes aéronautiques volantes qui vont apparaître par la suite. En actionnant la pompe à air qui met l'insecte-machine en marche, les ailes schématiques ("une nervure rigide en avant, un voile flexible en arrière, voilà tout l'appareil" (E.-J. Marey, "Histoire naturelle des corps organisés, cours de M. Marey. III. Mécanisme du vol chez les insectes. Comment se fait la propulsion", Revue des cours scientifiques de la France et de l'étranger, t. 6, 20 mars 1869, p. 253) se mettent synchroniquement en mouvement. Le physiologiste explique à ses élèves que les mouvements de l'insecte ne sont pas commandés directement par les muscles, ils sont l'effet de la résistance de l'air agissant tour à tour sur la face intérieure et sur la face supérieure de l'aile dans ses mouvements alternatifs : "L'aile part de sa position limite supérieure ; elle se penche encore ni d'un côté ni de l'autre, son plan est parallèle à la longueur de l'animal. Elle s'abaisse : la poussée de l'air s'exerce aussitôt ; la partie rigide, la nervure de l'avant, résiste avec facilité ; le voile qui lui succède, flexible comme il est, va céder ; entraîné par la nervure qui s'abaisse, soulevé par l'air qui le redresse, ce voile prendra une position intermédiaire ; il s'incline environ à 45 degrés, plus ou moins suivant les cas. L'aile continue son mouvement d'abaissement incliné ainsi sur l'horizon. Dès lors la poussée de l'air qui continue son effet, et agit normalement à la surface qu'elle frappe, pourra se décomposer en deux forces, une force verticale, une force horizontale : la première servira à l'élèvement de l'insecte, la seconde à sa translation. Après ce premier temps, la membrane alaire sera arrivée au bas de sa course. Son mouvement va changer de direction, sa vitesse va changer de sens ; un moment de repos, moment infiniment court, séparera ces deux phases, pendant lequel l'aile reprendra sa position normale parallèle à l'axe du corps. La nervure va l'entraîner de nouveau, l'air résistera comme tout à l'heure, et de ce conflit résultera une position intermédiaire entre l'horizontale et la verticale, une position inclinée à 45 degrés. Identique avec la première, elle le croise. Ce second temps contribue comme le premier à la locomotion" (Ibid., p. 254). Une aquarelle peinte par Valton en 1869, conservée à la Cinémathèque française, représentant ce schéma artificiel, est tout ce qui nous reste de l'appareil dont l'original n'a pas été retrouvé. En 2000, pour l'exposition E.-J. Marey, le mouvement en lumière (Espace Electra), nous avons reconstitué avec le plasticien Laurent Albouy cette machine disparue. Pour réaliser cette copie, nous nous sommes servis de l'aquarelle de Valton, dont les couleurs donnent des indices sur les matériaux originaux utilisés par Marey. Le but recherché était d'obtenir une reproduction parfaite de ce schéma artificiel et de le faire fonctionner. Telle qu'elle est aujourd'hui, la copie semble fidèle à l'appareil original, avec son armature de laiton et de verre, sa base en bois, son axe tournant dans un bain de mercure. Pour que la copie fonctionne, il faut tourner une manivelle à came qui agit sur une pompe à air, celle-ci envoie de l'air à la capsule par l'intermédiaire d'un tube de caoutchouc. Cette capsule, montée à l'extrémité d'un bras de laiton et de verre, porte sur sa partie supérieure deux ailes qui battent grâce à deux petites crémaillères qui suivent le mouvement pneumatique. C'est un spectacle extrêmement beau et émouvant de voir les ailes battrent, la capsule s'élever, le bras tournoyer sur son axe. Cette reconstition qui a fonctionné trois mois durant à l'Espace Electra en 2000 a été filmée et montrée par Agnès Varda dans son film Les glaneurs et les glaneuses (2000)" (Laurent Mannoni, L'Enregistrement du mouvement au XIXe siècle : les méthodes graphiques et chronophotographiques, thèse de doctorat, Université Paris III, 2003).

Bibliographie

E.-J. Marey, "Détermination expérimentale du mouvement des ailes des insectes pendant le vol", Comptes rendus des séances de l'Académie des sciences, séance du 28 décembre 1868.

E.-J. Marey, "Reproduction mécanique du vol des insectes", Comptes rendus des séances de l'Académie des sciences, séance du 15 mars 1869, t. 68, p. 668-669.

E.-J. Marey, "Histoire naturelle des corps organisés, cours de M. Marey. III. Mécanisme du vol chez les insectes. Comment se fait la propulsion", Revue des cours scientifiques de la France et de l'étranger, t. 6, 20 mars 1869, p. 253.

Laurent Mannoni, Etienne-Jules Marey, la mémoire de l'oeil, Paris, Mazzotta La Cinémathèque française, 1999.

Laurent Mannoni, L'Enregistrement du mouvement au XIXe siècle : les méthodes graphiques et chronophotographiques, thèse de doctorat, Université Paris III, 2003.