Ph. Moulan

“ Si ce travail consiste à faire fonctionner une pompe pour élever l'eau dans un réservoir, on aura ainsi constitué une énergie potentielle mécanique, dont on pourra disposer pour faire mouvoir des machines à pression d'eau, de petites turbines ou autres usages.
Ce que l'on est convenu d'appeler les moteurs animés tirent leur puissance motrice de l'énergie chimique, qui se transforme en énergie thermique et mécanique.
En effet, la combustion des aliments, dans les organes de la nutrition, développe de la chaleur, le carbone brûle dans l'estomac, comme la houille sur le loyer d'une chaudière. ”

“ La compression agit dans la même direction que la traction, mais en sens inverse ; au lieu de produire l'allongement du prisme solide, elle en comprime les molécules, elle tend à les écraser ; la pièce est refoulée dans le sens de la longueur. La rupture, pour ce genre d'effort, si elle se produit, se fera par écrasement. La résistance d'un corps à la compression est proportionnelle à la section sur laquelle s'exerce cet effort.
L'expérience prouve que, tant qu'on n'atteint pas la limite d'élasticité, les raccourcissements, subis par les corps, sont proportionnels aux efforts de compression. ”

“ Or, au moyen des machines proprement dites, on peut mettre en équilibre des forces quelconques qui ne satisfont pas à ces conditions : il faut, par suite, que les corps qui forment les machines ne soient pas entièrement libres, mais soient gênés par des obstacles qui les empêchent d'obéir aux mouvements, que les forces tendent à leur imprimer. On peut donc appeler machine, tout corps ou assemblage de corps, gênés par points, axes ou plans fixes, destinés à transmettre l'action des forces, ou à faire agir l'action d'une puissance sur une résistance. ”

“ Si l'on fait passer la vapeur, au sortir de la chaudière, dans une série de tubes à parois minces, chauffés par des chaleurs perdues, on pourra, si leur température est suffisante, non seulement vaporiser l'eau qu'elle a entraînée, et c'est en cela que consiste l'asséchement proprement dit, mais encore la surchauffer au delà de son point de vaporisation. N'étant plus en présence de son liquide, elle se comportera comme une vapeur non saturée ou un gaz ; sa tension augmentera sous le même volume et sous le même poids, ou bien son volume augmentera à poids égal et sous pression constante. ”

“ L'agent principal de la machine à vapeur est donc la chaleur ; elle est développée par une réaction chimique, appelée combustion, que l'on produit en mettant en contact à température suffisamment élevée une substance nommée combustible et une seconde appelée comburant, qui n'est autre, en général, que l'oxygène de l'air atmosphérique.
Tous les corps simples sont combustibles, mais on n'emploie, dans la pratique, que ceux que la nature fournit en abondance et à peu de frais, et qui dégagent beaucoup de chaleur. ”

“ La pesanteur est un cas particulier de l'attraction universelle, dont Newton a énoncé la loi comme suit : Tous les corps s'attirent en raison directe de leurs masses et en raison inverse du carré de leurs distances.
Il ne faut pas confondre les expressions : pesanteur et poids. La pesanteur est la force qui fait tomber tous les corps vers la terre ; le poids d'un corps est la pression qu'il exerce sur un autre corps qui le soutient, par l'action que la pesanteur exerce sur lui. La pesanteur est donc la cause ”

“ Lorsqu'un corps tourne autour d'un axe, le centre de l'effort d'inertie ne peut se trouver sur le centre de gravité, puisque tous les points du corps, n'étant pas à la même distance de l'axe, ont des vitesses différentes.
On peut admettre qu'il existe un point du corps, que l'on considère comme le point d'application de l'effort de l'inertie.
La distance, qui sépare le point d'application de l'effort d'inertie de
l'axe de rotation, se nomme le rayon de giration, et le point d'application de la force d'inertie a reçu le nom de centre de percussion. ”

“ On comprend maintenant que des forces quelconques, appliquées aux machines, puissent se faire équilibre, sans que les forces résultantes soient, nulles: il suffit, pour cela, que ces forces résultantes se dirigent vers les obstacles qui les détruisent par leurs résistances.
On réduit les machines simples à trois principales, que l'on peut considérer relativement à la nature de l'obstacle qui gêne le mouvement du corps ; ce sont : le levier, le treuil et le plan incliné.
Dans le levier, l'obstacle est un point fixe, autour duquel le corps a la liberté de tourner en tous sens. ”

“ Le but poursuivi dans tout nouveau système de chaudière, est toujours, en ménageant au mieux les proportions des divers éléments, d'utiliser le plus efficacement la chaleur de la combustion, c'est-à-dire d'obtenir le maximum de vaporisation par kilogramme de charbon brûlé.
Dans les chaudières à réchauffeurs, où le chauffage est méthodique, on cherche à maintenir toujours, entre les flammes et l'eau, le maximum de température et à épuiser, au contact de l'eau froide, ce qui reste de chaleur inutile pour le tirage, dans les gaz prêts à gagner la cheminée. ”

“ Une résistance analogue se produit quand un corps, en repos ou en mouvement, est choqué par un fluide.
La manière dont les molécules fluides sont divisées à la rencontre du corps dépend beaucoup de la forme et des proportions de celui-ci, et l'on comprend que la résistance, dont il est question, doit varier notablement avec ces circonstances. Sauf un petit nombre de cas
exceptionnels, on peut admettre que cette résistance est la même, soit qu'il s'agisse d'un corps solide en repos dans un fluide en mouvement, soit enfin que le solide et le fluide soient en mouvement tous les deux. ”

“ Équilibre statique. — Si le corps, soumis à des forces en équilibre, était primitivement en repos sous l'action de ces forces, puisqu'elles se neutralisent, et qu'il reste encore en repos après l'application des forces, l'équilibre est dit statique.
Équilibre dynamique. — Si le corps était animé d'une certaine vitesse, et que, sous l'action des forces qui se font équilibre, il conserve sa vitesse et son mouvement rectiligne et uniforme ; dans ce cas, l'équilibre est appelé dynamique. ”

“ On doit exiger une plus grande uniformité du volant que du régulateur. Dans l'intervalle d'une révolution, la vitesse angulaire de l'arbre du volant subit des variations qui tiennent à ce que le moment de l'effort moteur varie incessamment pendant la course du piston.
Si le poids du volant n'est pas suffisant, le manchon du régulateur oscillera entre ses limites extrêmes, et cela, plusieurs fois dans chaque révolution, alors que le régulateur n'a pas a intervenir. ”

“ L'énergie mécanique une fois produite peut être transportée de diverses façons : au moyen de liges rigides, comme dans les pompes d'épuisement de mines, au moyen de câbles, ou bien au moyen de fluide sous pression, air ou eau ; les applications de transport d'énergie sous l'orme de courant électrique se font de plus en plus nombreuses : enfin mentionnons le transport d'énergie sous forme de chaleur, au moyen de vapeur d'eau ou d'eau surchauffée. ”

“ Toutes les forces, appliquées à un corps, ne déterminent pas toujours le mouvement de ce corps, et toutes les fois qu'une force ne produit pas le mouvement d'un corps auquel elle est appliquée, elle donne lieu à une pression ou à une tension, qui peut être évaluée en la comparant à une force connue, prise pour unité. ”

“ Cet exemple montre donc que pour l'évaluation d'un travail il faut non seulement connaître l'intensité de l'effort à vaincre, mais aussi tenir compte de la longueur du chemin parcouru, et l'on dit, d'une manière générale, qu'il y a : Travail toutes les fois qu'une force surmonte une résistance, qui se renouvelle à chaque instant, tandis que son point d'application se déplace. ”

“ Cas où l'une des forces est le poids du mobile. — Nous avons vu que l'on évaluait les forces en kilogrammes, on peut donc toujours remplacer une force par un poids, ou par l'effort exprimé en kilogrammes qu'elle est capable de produire. D'autre part, la pesanteur étant une force constante dans un même lieu du globe, le poids d'un corps ne varie pas, quelle que soit sa hauteur, du moins quand celle-ci demeure suffisamment petite, relativement aux dimensions de la terre ; on peut donc considérer le poids d'un corps comme une force accélératrice constante. ”

“ Parmi les résistances, on doit distinguer celles que l'on a en vue de vaincre pour produire un effet désiré ; ce sont les résistances utiles qui constituent les travaux utiles ; puis celles qui naissent du mouvement même des organes de la machine, et qui absorbent en pure perte une partie de la puissance : ce sont les résistances passives nuisibles, qui provoquent les travaux nuisibles. ”

“ L'application générale du théorème des forces vives aux machines a déjà fait ressortir les avantages de l'uniformité du mouvement. Il est clair que cet état convient parfaitement aux récepteurs hydrauliques et que c'est un des moyens les plus sûrs pour éviter les perles de force vive ; car, si la vitesse de la roue et la vitesse de sortie varient sans cesse, comme la vitesse perdue par le choc dépend à la fois de la vitesse d'arrivée du liquide à certains instants, le mouvement de la roue pourra être tel que la perle de force vive, à l'introduction, aura une valeur sensible. ”

“ Il se forme, dans le foyer même, des hydrocarbures qui se dégagent par la distillation de la bouille.
Or, lorsqu'on soumet un hydrocarbure, en présence de l'air, à l'action de la chaleur, il se décompose en hydrogène, carbone et souvent d'autres hydrocarbures. Une partie seulement du carbone est brûlée et le reste, se précipitant à l'état de noir de fumée, est entraîné par le courant des gaz : c'est ce carbone en suspension, qui produit la fumée.
Le carbone pur, le charbon de bois, le coke ne donnent pas de fumée parce qu'ils ne fournissent pas d'hydrocarbures, ou du moins fort peu. ”

“ Si, au lieu d'air, on envoie de la vapeur d'eau dans le gazogène, celle-ci se décompose au contact du charbon rouge et donne, comme nous venons de le voir, un mélange d'hydrogène et d'oxyde de carbone, le gaz à l'eau, beaucoup plus riche, parce qu'il ne confient pas d'azote ; mais, sous l'action de la vapeur d'eau, la température du gazogène diminue constamment, et il arrive un moment où elle n'est plus suffisante pour produire la décomposition de la vapeur; il faut alors arrêter l'opération et réchauffer l'appareil. ”

“ Tout corps persévère dans l'état de repos et de mouvement rectiligne et uniforme dans lequel il se trouve, à moins que quelque cause étrangère n'agisse sur lui et ne le contraigne à changer son état ou sa direction. ”

“ Ainsi, dans les machines à vapeur, on produit la vapeur dans la chaudière et on la dirige dans le cylindre pour faire marcher le piston, et ce mouvement est transmis au moyen de courroies, d'engrenages, aux tours, aux machines à percer, à raboter, à laminer, etc.
On peut donc définir la mécanique en ces termes :
La mécanique est la science qui a pour but l'étude des lois des forces et des mouvements. ”

“ Lorsqu'on ouvre brusquement un robinet ou une soupape sur une chaudière, la pression de la vapeur diminue par l'échappement ; aussitôt l'eau étant moins comprimée, entre en ébullition : il se produit beaucoup de vapeur et l'eau se soulève au point même de s'échapper par la soupape comme une trombe d'eau ; la chaudière peut alors se vider. Dans tous les cas, l'eau est lancée en gouttelettes contre la partie supérieure de la chaudière. Si l'eau est sale, par suite des dépots boueux, elle se couvre d'écume qui monte avec l'eau dans la chaudière, comme le lait lorsqu'il bout. ”

“ L'acide carbonique de l'atmosphère est absorbé par les feuilles du vegétal, et décomposé en carbone et en oxygène. Le carbone, retenu dans la plante, s'unit à. l'hydrogène provenant de l'eau qui a subi une décomposition analogue, pour former, avec de l'oxygène, le tissu ligneux de la plante Cette décomposition de l'acide carbonique et de l'eau ne s'effectue que par une véritable absorption de chaleur solaire et c'est celle chaleur qui, mise pour ainsi dire en réserve dans la plante, se dégage ultérieurement par la combustion, qui reconstitue de l'acide carbonique et de l'eau. ”

“ Le volant est une roue, ordinairement en fonte, qui se fixe sur l'arbre
de rotation de la machine (fig. 989) et dont le poids est rejeté à la circonférence appelée jante ; celle-ci est réunie au moyeu par les bras.
Fig. 989.
Utilité du volant. — L'emploi du volant est indispensable dans les machines à vapeur; son but est d'emmagasiner de la force vive qu'il reçoit de la machine, afin de la lui restituer ensuite au moment où elle en a besoin, pour continuer sa marche avec régularité. On peut
dire que le volant est la caisse d'épargne de la machine. ”

“ L'équilibre est donc indifférent quand le centre de gravite, ne change pas de position, lorsqu'on dérange le corps. Tel serait, par exemple, le cas d'un corps suspendu par son centre de gravité, ou d'une sphère homogène posée sur un point de sa surface. L'équilibre indifférent est recherché dans la plupart des machines animées d'un mouvement de rotation : les roues, les volants, les balanciers, doivent avoir leur centre de gravité sur l'axe. ”

“ Tout corps, qui se trouve en contact avec l'air atmosphérique, supporte ce poids par cm 2 de sa surface. Il est donc pressé par un poids total, égal à autant de fois 1,033 kg. que sa surface contient de centimètres carrés ; que le corps soit placé en plein air, ou qu'il soit renfermé dans une chambre communiquant avec l'air extérieur, il restera toujours soumis à une même pression parce que, dans l'air, comme dans les gaz et dans tous les liquides, la pression, en un point quelconque, se transmet dans tous les sens. ”

“ La vapeur (force physique) qui fait mouvoir la machine est produite par des effets calorifiques (forces physiques) , lesquels sont dus à la transformation du charbon, placé sur la grille, en acide carbonique (force chimique) .
Dans la fabrication du fer, nous voyons les minerais extraits de la mine par des forces naturelles et des forces physiques, comme dans l'extraction de la houille. Le minerai, introduit dans le haut fourneau, est transformé en fonte par la réduction de l'oxyde de fer au contact du coke, et par l'introduction du carbone (force chimique) . ”

“ Une force est une cause quelconque qui modifie, ou tend à modifier l'état de repos ou de mouvement d'un corps.
Nous allons étudier les forces dans le cas simple de l'équilibre, c'est-à-dire dans le cas où les forces, qui sollicitent un corps ou un assemblage de corps, se détruisent les unes par les autres, de telle sorte que le corps ou l'assemblage ne prenne aucun mouvement. ”