Ktésibios
Ktésibios d'Alexandrie est un ingénieur né au IIIe siècle avant JC à Alexandrie. Ses dates sont très incertaines (vers 270 - vers 200 avant JC).
Entre le piston, l'hydraule, le clavier, la soupape, le monte-charge, la clepsydre, l'horloge musicale, le canon-à-eau et bien d'autres inventions, Ktesibios était un authentique génie. Ses inventions ont eu un retentissement majeur sur la civilisation occidentale.
Il a laissé un ouvrage aujourd'hui perdu : Les Commentaires. On en connaît des bribes grâces à Héron d'Alexandrie, qui en a repris des fragments dans sa Pneumatique.
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Biographie
Fils de coiffeur, il s'intéresse très tôt à la mécanique et au fonctionnement des machines à eau : il y a alors sept aqueducs à Alexandrie et des centaines de réservoirs et de fontaines. Sa première invention, alors qu'il n'a que seize ans, est une sorte de monte-charge pour monter ou descendre des tables, qui fonctionne grâce à de l'eau sous pression.
Clepsydres
Plus tard, il connaît la renommée grâce au perfectionnement des clepsydres, importées en Égypte par les Grecs. Les clepsydres employées alors étaient constituées d'un réservoir plein d'eau se vidant par une ouverture dans le bas, dans un deuxième récipient. Ce système était peu précis car plus le niveau de l'eau dans le premier récipient baisse, plus le filet d'eau qui coule est faible : le flux d'eau est donc irrégulier. Ktésibios propose donc d'ajouter un 3ème récipient entre les 2 déjà existant.
Au fur et à mesure que le deuxième récipient se remplit à partir du premier, une sorte de flotteur obture plus ou moins l'ouverture du premier récipient. Ainsi, lorsque l'eau atteint un certain niveau dans le deuxième récipient, l'ouverture dans le premier récipient est totalement fermée. Et lorsque le deuxième récipient se vide, le flotteur libère à nouveau cette ouverture, et le niveau remonte. Ainsi, le niveau de l'eau du deuxième récipient reste constant.
En conséquence, le flux d'eau passant du 2e au 3e récipient est constant. Cette clepsydre est donc beaucoup plus fiable. Ce système est toujours utilisé aujourd'hui dans les chasses d'eau, par exemple.
Hydraule ou machina hydraulica
Une autre invention admirable de Ktésibios est celle de l'hydraule, le premier Orgue de l'histoire. Après avoir constaté les propriétés élastiques de l'air, Ktésibios cherche à les contrôler en créant le piston, ce qui n'était pas si simple à l'époque, à cause des problèmes de fuites d'air et plus encore, de fabrication de cylindres parfaitement réguliers. Pour prouver que son invention fonctionne, il décide de faire sonner des flûtes (aulos, en grec), grâce à son piston.
Le problème de la régulation de la pression de l'air se pose. Ktésibios propose l'eau comme moyen de régulation.
Le principe est simple et génial : une cloche en bronze, le pnigée, est immergée dans un grand volume d'eau. Deux pistons alimentent une bulle d'air prisonnière sous le pnigée, via deux tuyaux abouchés au sommet du pnigée. Des clapets ou soupapes empêchent le retour de l'air vers les pistons. Ensuite, l'air, sous la pression de l'eau, sort du pnigée par une 3e perforation à son sommet vers les tuyaux. Un clavier (qui est donc aussi l'invention de Ktésibios) permet d'ouvrir ou fermer l'accés de l'air à ces tuyaux : le premier instrument à clavier est né, c'est l'hydraule (hydros (eau) + aulos (flûte)). D'où vient le mot actuel d'hydraulique donné à la science de l'écoulement de l'eau.
Ces instruments avait des dimensions, certes, réduites, mais étaient extrêmement puissants (pression d'air trois fois supérieure à celle des orgues d'aujourd'hui).
L'hydraule connaît un succès fantastique et fulgurant, qui ne s'est jamais démenti depuis. On a commencé à organiser des concours d'orgue dans toute la Grèce très rapidement. L'hydraule était même utilisé pour couvrir les bruits des spectateurs dans les arènes romaines. On a aussi retrouvé des restes d'hydraules à Aquincum en Bulgarie, à Dion en Macédoine grecque et à Pompéï (entre autres).
On a une description complète de l'hydraule dans le Livre X du De Architectura du grand architecte du Ier siècle Vitruve. Isaac Newton, 18 siècles plus tard, donnera lui-aussi une description de l'hydraule.
Autres inventions
En associant l'hydraule à la clepsydre, Ktesibios a créé la première horloge musicale. Il y a ensuite associé des automates, créant ainsi les premiers jacquemarts.
Il a créé des canons à eau pour envoyer des projectiles au-dela des remparts de la ville. Il a proposé des perfectionnements au système de distribution d'eau dans Alexandrie.