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Brisson. Dictionnaire raisonné de toutes les parties de la physique, Paris 1787
Bibliothèque du MHS

Les balances romaines ou l’effet du bras de levier

Archimède aurait dit « donnez-moi un levier, un point d’appui et je soulèverai la Terre ». Peut-être qu’avec une balance romaine, il aurait même réussi à peser notre planète…

En effet, ce type de balance fonctionne aussi sur le principe du bras de levier. Un fléau doté de deux bras de longueur inégales est suspendu par un crochet. Le corps à peser est accroché à l’extrémité du bras le plus court. Le fléau est déséquilibré et penche du côté le plus court. On effectue la pesée en coulissant un poids curseur relativement modeste sur le bras le plus long, gradué en kilos et fractions de kilos, jusqu’à ce que le fléau retrouve sa position d’équilibre horizontale. La graduation figurant sous le curseur indique le poids.

Les balances romaines étaient très prisées des marchands ambulants. Elles ont été pendant longtemps les seuls instruments capables de peser des charges très lourdes avec des poids curseurs relativement modestes. Les premiers modèles étaient en bois et en os. Par la suite, ils ont été remplacés par du bronze et du fer. Les balances romaines sont devenues beaucoup plus fiables depuis l’adjonction des couteaux métalliques traversant la tête pour servir d’axe de suspension à l’instrument.

Dessin d’une balance romaine.
Guillemin, les applications de la physique, Paris, 1874
Bibliothèque du MHS

Les balances romaines ont été fabriquées jusqu’au début du 20e siècle à des tailles souvent imposantes, comme cet exemplaire genevois conservé dans les collections du Musée d’histoire des sciences capable de mesurer des charges de 150 kg, et dont le fléau atteint près d’un mètre de long.

Grande balance romaine à usage agricole destinée à peser des charges jusqu’à 150 kg. Le contrepoids mobile pèse 4,5 kg.
MHS 2922
103x33x90cm
Acier, laiton, fonte, F. Scholl & fils, Genève, vers 1910

Contrairement à leur qualificatif, ces balances ne seraient pas d’origine romaine mais chinoise. Elles seraient apparues en Europe au début de l’ère chrétienne par le biais de marchands arabes commerçant avec la Chine et les pays de l’Extrême-Orient. Le terme de romaine dériverait de « roman », qui signifie grenade en arabe et dont la forme aurait inspiré celle du contrepoids.

Balance romaine d’origine chinoise très rudimentaire. L’axe de suspension est assuré par trois ficelles.
MHS 45
33×6,5x2cm
Bois, laiton, ivoire, 19e siècle (?)
Collection Pictet
Balance romaine
MHS 9
28x15x4cm (boîte)
Acier, Deschamps, Genève, vers 1860

 

Balances à bascule

Apparues en France au début du 19e siècle, les balances à bascules sont encore utilisées dans les milieux agricoles. Elles dérivent des balances romaines.

Les balances à bascule se composent d’un tablier qui reçoit la charge à peser. Le tablier repose sur un système de leviers et de tiges métalliques suspendu sur quatre couteaux métalliques. L’effet de la charge sur le tablier est transmis au bras court du fléau par le biais d’une longue tringle métallique verticale. La pesée s’effectue en déplaçant un contrepoids mobile sur le bras le plus long (gradué) du fléau jusqu’à ce que celui-ci atteigne sa position horizontale d’équilibre.

En voici quelques exemples :

Schéma d’une balance à bascule
Charles Testut, Mémento du pesage, Paris, 1946, Bibliothèque du MHS
Balance à bascule romaine. Le déplacement du poids curseur sur le la graduation du fléau permet des mesures jusqu’à 100kg. La pesée se poursuit en mettant des poids dans le plateau suspendu. Grâce à ce double système, ce type de balance mesure des charges jusqu’à 300 kg.
MHS 2919
82x75x85cm
Bois, acier, laiton, F. Scholl & ses fils, Genève, vers 1910
Pèse-personne. Ce modèle est aussi dérivé de la balance romaine. Il s’agit d’une variante miniature de la balance à bascule à usage agricole. La personne qui se pèse se place sur le plateau soutenant un système de bras métalliques jouant le rôle de levier court. L’action de la charge est transmise à la règle graduée (le long bras de levier) par une longue tige verticale.
MHS 2923
44x52x156 cm
Acier, aluminium, Scholl frères, Genève, vers 1960
Balance de ménage. Balance romaine capable de peser des charges jusqu’à 30kg. Il s’agit d’une variante de la balance romaine. L’objet à peser est placé sur le plateau qui repose sur un système de tringles et leviers reliés à la partie courte du fléau. On détermine le poids en déplaçant les deux contrepoids coulissant le long des deux règles du grand bras.  Le gros contrepoids détermine les kilos, le petit les grammes.
MHS 2904
58x38x17 cm
Acier, aluminium, laiton, Scholl frères, Genève, vers 1960