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La mécanique amusante des Banû Mûssa

Nous devons aux trois frères Musa ben Chaker le premier traité du mécanisme des moyens ingénieux . Ce traité intitulé "Le livre des Moyens Ingénieux " (كتاب الحيل)  fut rédigé au troisième siècle de l'hégire (IXe siècle ap.J.C) )  .

Dans ce traité, les Banû Nûssa cherchaient , en amusant, à instruire et à résoudre, une bonne partie, des problèmes de la vie courante .

Dans ce surprenant traité , nous trouvons la dscription de cent dispositifs , parmi lesquels nous distinguons :

- Quatre vingt trois modèles de vases à astuces de tous genres tel que, des aiguières, des jarres, des cruches , dont le fonctionnement amusant et instructif attire l'attention du lecteur et l'incite à réfléchir.

- Des récipients qui se remplissent automatiquement une fois vide .

- Six fontaines dont les unes permettent un échappement d'eau sous différentes forme soit en forme de lys, d'un jet d'eau ou d'une cascade . D'autres fonctionnent alternativement ou à intervalle de temps régulier.

- Des chandelles qui ne s'éteignent jamais .

- des appareils d'usage régulier tel qu'une bouilloire, un soufflet et un instrument pour ramasser des objets perdus au fond d'un fleuve ou d'un puits.

Dans tous ces dispositifs les Banû Mûssa se basaient sur une dizaine de techniques dont ils combinaient les effets avec une ingéniosité remarquable. Parmi ces techniques nous trouvons:

1 - Ka'as al 'adel

C'est un mot composé Ka's (verre ) 'adl (justice ) soit "le verre de la justice". C'est une sorte de siphon dont le rôle consiste à vider d'un seul coup le récipient qui lui est accordé, une fois le liquide atteint un niveau bien déterminé.(fig- 1)

Description : Un tube fin(ab) ouvert aux deux extrémités traverse le fond d'un récipient (R) . Une soudure est parfaitement aménagée afin d'éviter toute fuite d'air ou du liquide . Un verre (C), sans s'y reposé, couvre le bout supérieur (a)  du tube , . Il est  fixé par l'intermédiaire des ficelles métalliques.

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     Fig - 1 -                                         Fig - 2 - 

Fonctionnement:

Versons dans le récipient (R) une quantité d'eau capable de le remplir jusqu'au niveau (I) , nous constatons que l'eau monte dans le verre (C) pour se stabiliser au même niveau dans (R) . Ainsi les niveaux d'eau dans (R) et (C) appartiennent à un même plan horizontal. Ajoutons une petite quantité d'eau, les deux niveaux s'élèvent. L'air du verre (C) se comprime et l'eau atteint l'ouverture (a). Dès qu'elle le dépasse, elle s'y précipite refoulant l'air devant et le raréfiant derrière par un jeu semblable à celui d'une trompe. La raréfaction produite dans cette partie fermée y attire de nouvelles couches du liquide venant du récipient , en sorte que , par réitération du même phénomène , presque tout le liquide amassé dans le récipient; est d'un seul coup pompé et rejeté à l'extérieure par l'extrémité (b) du tube (ab).

2-Siphon concentrique double:

On reprend le dispositif de la figure -1-, et on plonge l'extrémité ouverte (b) du tube (ab) dans une éprouvette (C') identique à (C) et on plonge l'ensemble  dans un  récipient. Soit (V) ce récipient (Fig -2-) .

Le rôle de (C') consiste à empêcher le transvasement du liquide du récipient (R) au récipient (V), dans des conditions très particulières que nous préciserons dans le fonctionnement de ce mécanisme .

Fonctionnement

Se basant sur le même principe du premier mécanisme, l'eau versée dans le récipient (R), est transvasée dans (V) par l'intermédiaire du tube (ab). À l'équilibre la quantités d'eau versée dans (R) se partage entre les deux vases comme le montre la figure -2- .Dès que l'équilibre  du liquide est rétablie  dans  les deux vases, versons de nouveau une certaine quantité d'eau afin d'amorcer le siphon. Deux possibilités sont alors présentes selon les dimensions du récipient (R), de l'éprouvette (C) et du tuyau (ab).

a - La section de base du récipient (R) est petite et sa hauteur est de l'ordre de 2 à 3 cm . Dans ce cas le récipient (R) déborde. En effet, la pression de l'eau qui remplit (R) , est inférieure à celle de l'air enfermé dans (C) et tube (ab).

b- La section de base du récipient est moyenne et sa hauteur est de l'ordre de 10cm . Dans ce cas la profondeur de (R) permet de verser la quantité d'eau nécessaire à vaincre la pression de l'air enfermé danas (C) et dans le tube (ab). Ainsi l'eau monte dans (C) refoule l'air et l'eau du tube (ab), et dès que le niveau de l'eau dans l'éprouvette (C) atteint le point (a),  l'amorçage du siphon est accompli et le liquide est transvasé du récipient (R) au récipient(V).