Émile With

“ Quand on jette un coup d'oeil sur les méthodes d'utiliser les forces de la nature, on comprend difficilement que les hommes n'aient voyagé qu'avec une vitesse de dix lieues à l'heure, en s'exposant en outre à des explosions de machines et à des accidents de toute nature; on ne comprend pas du tout qu'ayant connu les effets de l'électricité, ils aient dû aller sous terre chercher du charbon pour alimenter d'immenses mécanismes informes, lourds, dangereux, et qui rendaient, comparativement à leur poids, de si faibles services ”

“ « Un corps plongé dans un liquide y perd une portion de son poids égale au poids du liquide déplacé. »
Il est évident que le centre du liquide déplacé coïncide avec le centre du corps plongé dans le liquide si ce corps est homogène. — Si la pression est plus grande que le poids du corps plongé dans le liquide, celui-ci monte, et pour que l'équilibre existe, il faut naturellement que le poids du corps soit égal au poids du liquide déplacé, et que le centre de gravité du corps se trouve sur une même ligne verticale que le centre
de gravité du liquide déplacé. ”

“ DÉFINITIONS. — Le levier et le plan incliné sont nommés : machines simples, parce qu'ils composent toutes les autres machines. — Il n'est question ici que des machines motrices, qui ont toutes pour but de transmettre ou de transformer le mouvement ; de le transmettre, chaque fois que le moteur est éloigné de l'atelier; de le transformer, chaque fois que le travail doit s'exécuter aux dépens de la vitesse et au profit de la force, ou vice versâ; et toujours en vertu du grand principe mécanique ; ce qu'on gagne en force ou en vitesse, on le perd en vitesse ou en force. ”

“ Il y a alors formation d'eau ; la température à laquelle se fait la combinaison de l'hydrogène et de l'oxygène pour produire de l'eau est bien supérieure à 100 degrés. L'eau formée se réduit alors en vapeur. Or, on sait qu'un volume d'eau produit 1,700 volumes de vapeur, et un chiffre plus élevé si la température est supérieure à 100 degrés, comme dans le cas qui nous préoccupe. Cette immense quantité de vapeur brise tout ce qui lui résiste, puis immédiatement elle se condense; le vide se fait dans tout l'espace occupé par la vapeur, et l'air s'y précipite avec violence. ”

“ PROPOSITION I. — Les forces motrices sont produites par des êtres organisés ou moteurs animes : l'homme, le cheval, l'âne, le boeuf, etc., et par des moteurs inanimés ou forces physiques : l'élasticité des ressorts, les corps qui tombent, les cours d'eau, le vent, la dilatation des gaz par la chaleur, l'élasticité de l'air ou des gaz comprimés, l'électricité, le magnétisme. — Admettons, dans toutes les évaluations du travail, la journée : jour et nuit de 24 heures. La vitesse est le résultat du mouvement naturel des membres pendant un travail moyen sans effort de 10 heures ”

“ DÉFINITIONS. — 1° Les matériaux employés généralement dans les constructions sont : les métaux, fer, fonte, acier, cuivre, zinc; les minéraux, pierres, sables, terres; les végétaux, bois, cordes.
2° Les forces auxquelles ces matériaux sont soumis agissent : en tirant, ou par extension, quand le solide est suspendu ; — en comprimant, ou par compression, quand le solide repose sur sa base; — en fléchissant, ou par flexion, quand le solide repose sur des appuis ou quand il est encastré; — enfin en tordant, ou par torsion, quand le solide encastré tourne sur lui-même. ”

“ En attendant que ces systèmes américains et les wagons à une roue remplacent nos chemins de fer actuels, accueillons avec empressement tous les perfectionnements qui nous promettent la sécurité sur ces voies, ét à ce titre, nous devons signaler l'invention de M. de Castro, ingénieur en chef des mines du gouvernement d'Espagne. Il lui est arrivé, comme presque à tous les inventeurs, que la priorité de sa conception a été contestée ; car, dès qu'une invention se produit avec quelques chances de succès, il se présente en même temps de nombreux inventeurs qui réclament le bénéfice de cette chance. ”

“ Nous verrons plus loin que le frottement est proportionnel à la pression. — La moitié de ce parallélogramme des forces est semblable au triangle formé par le plan incliné ; de là l'énoncé de la relation d'équilibre se fait ainsi : « Le rapport de la force qui retient le corps sur le plan incliné, au poids du corps, — est égal, —au rapport de la hauteur du plan incliné, à sa longueur. » — Donc, si la hauteur est le quart de la longueur, la force est le quart de la résistance opposée ou du poids. ”

“ La partie de la physique dont nous avons à nous occuper relativement aux applications dans l'industrie des constructions, considère les deux forces, pesanteur et chaleur, dans leurs effets sur la nature des corps. Les effets de ces mêmes forces exprimés par le mouvement font l'objet de la mécanique; nous ajouterons ici les données d'expérience sur la production de la vapeur, qui joue aujourd'hui un rôle important dans les voies de communication et dans les manufactures. ”

“ DÉFINITIONS. — L'élévation de l'eau est un travail important pour les usages domestiques et pour les irrigations ; il s'agit aussi de la sortir des mines. — Un grand nombre de machines ont été imaginées dans ce but, telles que les chapelets, la vis d'Archimède, la roue élévatoire, et dans lesquelles la force motrice agit directement sur les liquides. Dans les pompes, c'est l'atmosphère qui pèse sur l'eau et la fait monter. Les mécanismes pour produire le vide sont également très-nombreux. ”

“ La plupart du temps les inventeurs sérieux ont soin de confier la rédaction de leur brevet aux hommes qui se sont adonnés spécialement à l'étude des brevets d'invention; dans ce cas, toutes les formalités sont remplacées par la simple signature d'un pouvoir autorisant l'exécution de ces formalités, et qui reste annexé au brevet toujours pris au nom de l'inventeur.
Les additions peuvent être prises pendant toute la durée du brevet, et comportent identiquement les mêmes formalités que le brevet lui-même; seulement la taxe à verser n'est que de vingt francs payés une fois pour toutes. ”

“ Comme l'équilibre ordinaire entre le gaz méphytique et l'air respirable est maintenu par les efforts des appareils de ventilation, on voit que toute fluctuation dans la hauteur barométrique est susceptible de déranger ce balancement délicat de deux forces opposées. Si la pression extérieure descend brusquement, les fuites de gaz deviennent considérables et envahissent, dans les galeries, des régions qui, peu de temps auparavant, n'offraient aucun danger. Naturellement, pour qu'il y ait explosion, il faut que l'air soit inflammable et qu'il soit enflammé. ”

“ PROPOSITION III. — La combinaison du carbone et de l'oxygène produit, d'après ses proportions, les corps suivants :
L'acide carbonique. Il peut être liquéfié par une pression de 36 atmosphères, et solidifié par un abaissement de température. L'eau dissout son propre volume d'acide carbonique, et par la pression elle en absorbe six fois autant.
L'oxyde de carbone est un corps neutre qu'on n'a pas encore pu liquéfier ni solidifier; il est inflammable et brûle avec une flamme bleue, en donnant naissance à de l'acide carbonique. Ce gaz n'entretient ni la combustion ni la respiration ”

“ « La vitesse d'écoulement pour tous les liquides indistinctement dépend de la profondeur de l'orifice au-dessous du niveau. — Les vitesses d'écoulement sont, à différentes profondeurs, comme les racines carrées des profondeurs des orifices au-dessous du niveau. »
La preuve pratique de ce théorème se trouve dans les jets d'eau, dont la hauteur atteindrait le niveau du réservoir si, dans leur course de ce réservoir jusqu'à l'orifice, les molécules n'éprouvaient pas une résistance contre les parois des tuyaux, et si l'air atmosphérique n'opposait pas sa résistance au libre écoulement. ”

“ La définition des corps gazeux, solides et liquides n'est pas précise non plus, car ces trois espèces de corps sont indifféremment solides, liquides et gazeux; l'or peut être liquéfié et réduit en vapeur; les liquides
se changent en vapeur par la chaleur et se transforment en corps solides par le froid : le gaz acide carbonique devient liquide ou solide par la compression. ”

“ Le mouvement de la marche est communiqué à un balancier caché qui s'élève et s'abaisse, et qui remonte ainsi le ressort. Voilà tout le secret, qu'on ne devinera certes pas au premier moment.
C'est dans un mécanisme qui n'a jamais fonctionné de lui-même que des générations d'inventeurs ont cru découvrir le secret impossible. Tous les faits de la nature nous prouvent que les substances matérielles ne peuvent elles-mêmes se donner une impulsion. ”

“ Le perpetuum mobile est une machine mise en mouvement par sa propre impulsion: Ainsi un poids quelconque, descendant doit faire marcher un mécanisme qui remontera un autre poids ; ce poids remonté descendra à son tour, et ainsi perpétuellement. Quelle que soit la combinaison du mécanisme, quelle que soit la nature de ce poids, car c'est toujours un poids, une force s'épuise à la fin ; il faudra toujours que le poids remonté soit plus lourd ou moins lourd que le poids descendant. ”

“ Si tous les canaux, toutes les routes, tous les chemins, tous les travaux publics enfin qui ne cessent d'exciter notre admiration, ont coûté tant d'argent, c'est uniquement parce qu'on les a construits avec cette pauvre brouette actuelle, qui produit peu de travail et fatigue beaucoup l'ouvrier, car presque toute la charge pèse sur ses bras; il s'agit donc de modifier sa construction d'après les indications de l'auteur. ”

“ PROPOSITION V. — Les conditions de la chute des corps peuvent être déterminées par l'énoncé suivant :
1° L'action de la pesanteur sur un corps est le poids. Plus on s'éloigne du centre de la terre, plus cette force est intense.
2° L'augmentation progressive de cette force attractive ou l'accélération de la vitesse par seconde est de 9m81. Cette quantité est toujours représentée par la lettre g.
3° Pendant leur chute, les corps éprouvent la résistance de l'air; dans la pratique on néglige cette résistance : c'est comme si ces corps tombaient dans le vide. ”

“ Il constate l'état actuel de l'industrie, mais il s'arrête, tandis que l'industrie marche constamment ; les inventions, les perfectionnements sont nombreux; tous les jours il s'en produit, il faut donc imaginer de nouveaux termes appropriés aux idées nouvelles, ou traduire ceux que l'échange continuel entre les nations nous amène. Un travail sur la technologie serait bientôt dépassé par la technologie même, s'il ne la suivait d'un pas égal. ”

“ PROPOSITION I. — L'air, dans l'industrie, sert de moteur ou de milieu résistant. Sa vitesse, d'où dépend sa force, se mesure au moyen de l'anémomètre, composé d'un petit moulin à ailettes avec compteur. Cet instrument ressemble à celui connu sous le nom de moulinet de Woltmann pour jauger la vitesse de l'eau ; il remplit le but proposé, à la condition qu'en en ait fait la tare, c'est-à-dire qu'on ait fixé avec une sorte de manége la relation entre la vitesse et le nombre de tours des ailettes. ”

“ PROPOSITION I. — Dans une machine en mouvement, on distingue trois forces : les forces mouvantes ou motrices ; —les résistances utiles qui sont les forces opposées aux forces motrices ; — enfin les résistances nuisibles telles que le frottement, les chocs, la roideur des cordes ou des courroies, etc.
La formule générale est : Force motrice = résistance utile -j- résistance nuisible. — Ainsi, on voit par cette équation que, pour qu'une machine marche, il faut que la force motrice soit plus grande que la résistance utile, à moins que la résistance nuisible ne devienne nulle ”

“ DÉFINITIONS. — Les métaux qui ont de l'importance, au point de vue des constructions, sont : le fer, le cuivre, le mercure, le plomb, le platine et le zinc. Nous parlons ici des métaux à l'état de corps simple ; d'autres, comme le calcium, ne servent qu'à l'état d'oxyde (chaux) . — Les métaux qui se trouvent à l'état pur ou de corps simple dans la nature, s'appellent métaux à l'état natif. Si le métal est impur on le nomme minerai, la matière minérale est la gangue. ”

“ Tout est renfermé dans la question des chemins de fer; nous sommes à peu près tous plus ou moins ingénieurs, administrateurs ou constructeurs, mais nous sommes tous à coup sûr propriétaires, actionnaires ou travailleurs ; or, toutes ces classes doivent s'intéresser à l'étude de toutes les questions que soulève la construction et l'établissement de ces voies nouvelles que le dix-neuvième siècle a eu la gloire d'inaugurer. ”

“ PROPOSITION m. — Si la chape d'une poulie est attachée à un point fixe, la force est égale au fardeau ;—si la poulie roule sur la corde, la force de traction est égale à la moitié de la charge, sous la condition que les cordes soient perpendiculaires ; — si les cordes sont inclinées, la force est la composante d'un parallélogramme des forces, dont la diagonale est le fardeau ; — si la corde est horizontale, les forces sont infinies, ou, en d'autres termes, aucune force n'est capable de tirer un fil horizontalement. ”

“ En théorie, on considère le pendule comme formé d'un fil non pesant auquel est attaché un corps réduit à un point qui est le point matériel ; ce pendule imaginaire se meut dans le vide parfait et sans frottement au point d'attache ; on l'appelle pendule simple, en opposition du pendule composé, qui effectivement se compose d'une barre métallique terminée par un corps lenticulaire et travaillé, —par les horlogers,— de façon qu'il offre le moins de résistance et de frottement possible. ”

“ DÉFINITIONS. — La chimie se divise en deux parties : la chimie inorganique ou minérale, la chimie organique ou chimie végétale et animale. -— Dans l'industrie des travaux publics et des machines, on se sert presque exclusivement de la chimie minérale pour l'analyse ou la composition des pierres, des métaux, des eaux. La chimie végétale ne s'occupe que de la préparation des bois. ”

“ Cette considération est très-importante dans la construction des ponts des chemins de fer. L'influence de la vitesse s'explique par la transformation de la force centrifuge en pression, car le poids se meut dans une courbe, laquelle est produite par la flexion. La force centrifuge est, on se le rappelle, proportionnelle au carré de la vitesse et à la flèche de courbure. La rupture a lieu au delà du milieu et se produit souvent en plusieurs endroits à la fois. ”

“ Sur le terrain naturel on peut faire avancer dans une voiture un poids d'un kilogramme avec 0,25 kilogrammes
au moment où il tombe, son poids n'étant plus joint à celui du traîneau, il en diminue la pression. Il résulte de cette expérience que, dans le choc, les frottements dus aux pressions sont encore proportionnels à ces pressions et indépendants de la vitesse ; ce qui est le théorème sur lequel reposent tous les calculs de frottement. ”