Machine motrice

“ Ces avantages, nous les avons signalés au commencement de cette étude : machine motrice unique pour un grand nombre d'appareils disséminés sur une vaste étendue et fonctionnant d'une manière indépendante, machine motrice installée où l'on veut, le plus commodément, le plus économiquement possible, loin des ateliers ; travail emmagasiné disponible au moment même où le besoin s'en fait sentir; économie considérable par cela même, malgré la faiblesse du rendement mécanique. ”

“ La machine motrice sera, autant que possible, à grande vitesse, afin de pouvoir actionner directement la transmission principale de l'atelier ; son régulateur devra être suffisamment sensible pour que l'embrayage ou le débrayage d'un ou plusieurs outils n'ait pus d'influence appréciable sur la marche des autres. ”

“ Aussi chacun y remarque-t-il maintenant le même moelleux, la même absence d’ébranlement et de bruit que dans la machine motrice ; aussi, le produit théorique de la pompe, calculé d’après l’amplitude des oscillations du piston et d’après son diamètre, ne surpasse-t-il que d’un trentième le produit effectif, tandis que dans certaines machines analogues, construites sur de bons systèmes et bien exécutées en apparence, le mécompte s’est élevé fréquemment à un quart. ”

“ Elles peuvent résider dans des corps, qui sont des magasins de force et qui s'appellent des moteurs; ils sont au nombre de huit : les hommes, certains animaux, les chutes d'eau ou courants d'eau, le vent, la vapeur, l'air chaud. artificiel, certains gaz composés, enfin les électro-aimants.
Ces moteurs agissent directement, ou par l'entremise d'une machine, qui est la machine motrice ; elle ne peut marcher sans l'intervention d'un des huit moteurs, puisque tout mouvement résulté d'une force; et si ce moteur doit agir constamment, il faut qu'il soit renouvelé, dès qu'il a produit son effet ”

“ L’effet réel, disons mieux, l’effet convenablement envisagé d’une machine quelconque ne surpassera donc jamais celui que la force motrice était en état de produire naturellement. Si vous le voulez, vous pourrez sans doute, avec une machine, soulever des masses énormes, des millions, des milliards de kilogrammes par exemple ; mais puisque ce produit du poids par la hauteur doit rester constant, les quantités dont ces masses pourront être soulevées en une minute seront un million ou un milliard de fois plus petites que celles où votre main eût porté un seul kilogramme dans le même temps. ”

“ Ainsi, 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 ; dans ce cas, la force est égale à la résistance. Mais comme on ne peut pas construire des machines dont la résistance nuisible soit nulle, la machine à mouvement pérpétuel devient impossible. ”

“ La machine mettrait en mouvement la poulie motrice au moyen d'engrenages permettant de- varier la vitesse et surtout de la diminuer soit dans les passes où le courant serait trop fort, soit dans les passages où le convoie traînerait sur le sable. Par ce moyen quelle que soit la puissance du courant, quelle que soit la machine motrice, un toueur pourra toujours remonter une charge quelconque en ralentissant convenablement la vitesse. ”

“ C’est affaire à la machine motrice de fournir le travail nécessaire qui, par là, lui sera imposé. Tout se paie très exactement. On s’étonnera moins, maintenant, qu’en supprimant quelques-unes des machines, l’effet produit puisse être une diminution d’intensité dans les fils qui desservent les machines restantes. ”

“ On se sert également des courroies dans les machines-outils des grands ateliers, où il faut donner la force motrice à plusieurs machines à la fois. Si une courroie rencontre des résistances anormales, elle glisse sur la poulie et il n'arrive aucun accident; tandis que d'autres organes de transmission dans ces circonstances peuvent se casser ou briser quelques pièces de la machine motrice.
Les courroies ne transmettent pas toute la force ; le déchet qui dépend de leur élasticité est de 2 pour 100 du nombre des rotations des poulies. ”

“ Ainsi, pour qu'une machine magnéto-électrique, dans le genre de celle-ci, puisse produire un grand travail utile, il serait nécessaire de la faire marcher à une très grande vitesse car, plus la machine marche vite, plus sa réaction sur le courant est grande et, par suite, plus le courant est affaibli et plus la proportion de la puissance motrice utilisée est grande. ”

“ L'action de la force motrice est transférée, en général , au point de travail à travers les parties de la machine, qui sont souvent inertes, matérielles et pesantes. Pour parler plus clairement, avant qu'on puisse exciter la force nécessaire au point de travail d'une machine, les diverses forces qui forment sa combinaison doivent être exercées dans les diverses parties du mécanisme ; et afin de faire suivre par le point de travail l'impression déjà faite, toutes les parties combinées de la machine doivent être mues en différentes directions et avec diverses vitesses. ”

“ PRINCIPE DE LA RÉSISTANCE DES MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION DES MACHINES.
Toute machine en mouvement agit par contre-coup sur ses organes, qui ne doivent être ni trop faibles ni trop forts. Trop faibles, ils ne pourraient plus exécuter le travail qui leur est demandé. Trop forts, ces organes emploieraient une partie de la force motrice pour se mouvoir. Une scie trop mince casserait dans le bois ; une scie trop épaisse marcherait difficilement et couperait une tranchée dans le bois, qui serait perdu. Un mouton trop léger n'enfoncerait pas les pieux ”

“ Dans le second système, ou système de distribution en série, ou à intensité constante, la machine fournit un courant d’intensité constante et une force électro-motrice variable avec le nombre de lampes.
Dans les générateurs ordinaires, la résistance intérieure de la machine et la diminution de la force motrice occasionnée par le passage du courant qui traverse l’induit, produisent une différence de potentiel aux bornes. ”

“ C'est le nombre des tours que décrit la machine entière, en vertu de la seule inertie, lorsque, la marche normale étant acquise, on supprime brusquement l'action motrice sans modifier les résistances. ”

“ Toute machine a besoin pour fonctionner d'une force motrice, et pour être mise en marche après un temps d'arrêt, elle exige une force supérieure afin de vaincre l'inertie. Deux causes surtout augmentent le besoin de la force supplémentaire ”

“ Mais si une machine n'augmente pas la force absolue d'un moteur, elle peut en modifier les effets de mille manières. Le produit d'une force s'estime par un nombre qui est le résultat de la multiplication de la masse qu'elle peut mettre en mouvement par la vitesse qu'elle peut en même temps imprimer à cette masse. ”

“ Ces agents mécaniques ou machines n'augmentent pas la force du moteur, donc ils n'augmentent pas le travail, qui est fixe; ils approprient seulement ce travail aux circonstances.
Nous avons déjà dit et nous répétons, afin que les lecteurs soient bien convaincus, et ils ne le sont pas tous, le principe fondamental en mécanique est : « Quelle que soit la machine, simple ou composée, que cela soit la machine humaine ou la machine à vapeur, elle a sa force
déterminée et aucune combinaison de ses organes ne l'augmentera, car ce serait alors la machine à mouvement perpétuel. » ”

“ Il n’est pas nécessaire d’être familier avec la mécanique pour comprendre que les organes d’une machine ne peuvent impunément faire des bonds aussi effrayans. Il y a heureusement un moyen fort simple de les atténuer, tout en atteignant le même but. ”

“ Quoi qu'il en soit, ce théorème donne une idée nette de la véritable perfection dynamique d'une machine, en la réduisant à utiliser la plus grande fraction possible de la force vive du moteur, ce qui ne peut avoir lieu généralement qu'en s'efforçant de simplifier le mécanisme autant que le comporte la nature du moteur. ”

“ On sait que dans la plupart des machines motrices la
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force est d'abord employée à faire tourner sur lui-même un arbre, dont le mouvement est ensuite transformé de diverses manières ; on sait aussi que le travail de la machine consiste toujours à vaincre certaines résistances évaluées en poids. On peut donc assimiler ces résistances à une seule force de frottement, et les évaluer par une seule opération. On n'a donc qu'à charger le plateau, qu'à serrer les boulons de la bride, qu'à verser de l'eau ou du sable entre les surfaces frottantes ”

“ Des mathématiciens et des mécaniciens, dont l’opinion est reproduite par quelques économistes anglais, définissent l’outil une machine simple, et la machine un outil composé. Pour eux, il n’y a pas de différence essentielle et ils donnent même le nom de machines aux puissances mécaniques élémentaires telles que le levier, le plan incliné, la vis, le coin, etc [2] . En fait, toute machine se compose de ces puissances simples, de quelque manière qu’on déguise et combine. ”

“ C’est dans ce sens qu’on parle de la force d’une machine, de la force musculaire d’un individu. Les organes des moteurs naturels ou artificiels ne produisent d’ailleurs dans la plupart des cas leurs effets mécaniques que par une série de transformations, et il est clair que le résultat doit dépendre autant de l’intensité de l’agent moteur que de la manière plus ou moins avantageuse dont les transformations sont effectuées par la machine. ”

“ Quoique les machines absorbent une quantité notable de la force motrice, elles sont toujours utiles quand il s'agit de mouvoir ou de tenir en équilibre des poids considérables avec peu de force, ou quand il s'agit de transmettre ou de transformer des mouvements. ”

“ COMBINAISON DES ÉLÉMENS DES MACHINES. - En résumant ce qui précède on voit que les machines élémentaires que nous avons examinées ne sont que des modifications, ou du plan incliné qui transmet le mouvement en ligne droite, ou du levier qui sert à le transmettre circulairement. Quelque compliquée que soit une machine dont le mouvement est uniforme on n'y trouvera point d'autres élémens que ceux-ci, puisque cette sorte de mouvement
ne peut être que rectiligne ou circulaire. ”

“ Dans les machines électromagnétiques, la rotation d’un aimant d’abord, puis celle d’une pièce de fer aimantée par la machine elle-même, en produisant des forces électromotrices presque indéfinies, ont changé les conditions du problème. Un aimant tourne sous l’influence d’une force purement mécanique, il produit un courant dans un fil enroulé près de lui; ce courant, portant au loin l’action, fait tourner au second aimant dont la rotation permet d’accomplir un travail. ”

“ Elle écarterait, à tout jamais, les idées de création de force par des machines, puisqu'un appareil, quel qu'il fût, serait, par ses fonctions mêmes, immédiatement classé dans l'une des trois catégories, et, soit qu'il reçût, qu'il transmît ou qu'il transformât la force motrice , celle-ci resterait toujours forcément distincte du mécanisme, comme elle lui est en effet étrangère et indifférente. ”

“ Ce théorème présente directement la considération dynamique d’une machine quelconque, sous son véritable aspect, en montrant que, dans toute transmission et modification de mouvement effectuée par une machine, il y a simplement échange de force vive entre la masse du moteur et celle du corps à mouvoir. ”

“ 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. ”

“ L'examen des conditions et des circonstances du mouvement uniforme des machines sera fait le plus simplement et le plus clairement possible, et bien plus par le raisonnement qu'à l'aide des formules. On insistera sur J'influence qu'exercent dans tous les cas les résistances passives, pour faire sentir aux élèves qu'une portion du travail moteur étant inévitablement consommée par celui que développent ces résistances, le travail utile, qui constitue ce que l'on appelle le rendement de la machine, n'est jamais qu'une fraction du travail moteur. ”

“ L’aimantation des pièces de fer et la force électromotrice de la machine diminuent, pour une même vitesse, avec l’intensité du courant, et toute cause qui vient à l’affaiblir tarit, par conséquent, en partie, la force qui l’alimente. Contrairement à toute prévision, la machine, au moment où l’on diminue son travail, a besoin d’un excitateur, non d’un frein. ”

“ Une machine transmet et modifie le mouvement quand elle transforme un mouvement en un autre; c'est ainsi que le mécanisme d'une horloge permet de transformer le mouvement de descente du poids en un mouvement de rotation des aiguilles. Une machine transmet et modifie la force quand elle permet à une espèce d'énergie physique donnée de produire une espèce déterminée de travail ”

“ La demi-force vive d'une machine en mouvement représente, à un instant donné, tout le travail résistant que la machine est capable d'accomplir, jusqu'à extinction de sa vitesse, sans intervention d'aucun travail moteur. Comme les machines sont généralement à liaisons complètes, il suffit d'une équation pour en définir le mouvement, et l'équation des forces vives est en général celle que l'on doit préférer, parce qu'elle fait intervenir les quantités de travail dont l'évaluation intéresse particulièrement l'industrie. ”

“ Dans les machines réelles, il est nécessaire de tenir compte des résistances passives qui absorbent toujours une fraction plus ou moins grande du travail moteur. Pour ces machines, l'équation des forces vives doit s'écrire :
T/ représentant le travail du frottement, Tc la perte de force vive due aux chocs, Tç le travail des forces moléculaires dues aux déformations des pièces de la machine, aux trépidations, etc. On voit que, dans les machines réelles, Tm est toujours supérieur à Tu. ”