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How accurate was Bronze Age Weighing in Western Europe? [Published paper]

Very recently came out, in the Journal of Archaeological Research: Reports, a paper dealing with the sensitivity and accuracy of ancient balances. The paper has been written by two members of the TIE team (Thibaud Poigt et Florent Comte) and with the help of Louis Adam (IMT Mines, Albi, France).

after Poigt et al. 2021, fig. 14

 

Abstract

This paper aims to bring new insights about weighing practices and instruments during Late Bronze Age in Western Europe. Northern France and Southern England share the particularity of providing tiny balance beams and weights dedicated to weigh small quantities. It is traditionally accepted that most of the Bronze Age weights found in Western Europe correspond roughly to a same practice built around one metrological system. Nevertheless, the deviations observed between several weights which should correspond to the same values in the metrological system raise questions about the accuracy of the Bronze Age balances.

This paper synthetizes the general categories of weights and beams used during the Bronze Age in Northern France and Southern England and their main characteristics. Using new mathematical and digital protocols – sensitivity analysis, 3D modelling and simulation, and finite element analysis – we highlight the main mechanical features of the Bronze Age balances, the accuracy that should be expected with them and their resistance to use.

Our results show that ancient balances were way more accurate that what is generally estimated. They show that most of them should probably allow to see differences between the loading of the two pans less than 0.5 g in most of cases. These results also raise new interpretations about the use of metrological systems during the Bronze Age considering that certain weights, generally interpreted as the same value, would appear as completely different if they were put on each pan of such a balance. The resistance simulations also show that the bone beams were very robust and could support loading much heavier than the weights identified for the same period.

Keywords

Metrology; balance; Late Prehistory; 3D modelling; Finite Element Analysis

Résumé

Cet article vise à apporter de nouveaux éclairages sur les pratiques et les instruments de pesée au cours de l’âge du Bronze final en Europe occidentale. Le nord de la France et le sud de l’Angleterre partagent la particularité de fournir de petits fléaux de balance et poids dédiés à la pesée de petites quantités. Il est traditionnellement admis que la plupart des poids de l’âge du Bronze découverts en Europe occidentale correspondent à une même pratique construite autour d’un même système métrologique. Néanmoins, les écarts observés entre plusieurs poids qui devraient correspondre aux mêmes valeurs dans le système métrologique soulèvent des questions sur l’exactitude des balances de l’âge du Bronze.

Cet article synthétise les catégories générales de poids et de fléaux utilisées durant l’âge du Bronze dans le nord de la France et le sud de l’Angleterre et leurs principales caractéristiques. Grâce à de nouveaux protocoles mathématiques et numériques – analyse de sensibilité, modélisation et simulation 3D, et analyse par éléments finis – nous mettons en évidence les principales caractéristiques mécaniques des balances de l’âge du Bronze, la précision que l’on doit en attendre et leur résistance à l’usage.

Nos résultats montrent que les balances anciennes étaient bien plus précises que ce que l’on estime généralement. Ils montrent que la plupart d’entre elles devaient probablement permettre de constater des différences endes différences de charges entre les deux plateaux inférieures à 0,5 g dans la plupart des cas. Ces résultats soulèvent également de nouvelles interprétations sur l’utilisation des systèmes métrologiques pendant l’âge du Bronze, étant donné que certains poids, généralement interprétés comme la même valeur d’un système métrologique, apparaissaient comme complètement différents s’ils étaient placés sur les plateaux d’une telle balance. Les simulations de résistance montrent également que les fléaux en os étaient très robustes et pouvaient supporter une charge bien plus élevée que les poids identifiés pour la même période.

Mots clés

Metrologie; balance; âge du Bronze final; modélisation 3D ; Analyse d’éléments finis

 

Thibaud Poigt