Puissance mécanique

“ C'est donc entre la puissance et la résistance, ou plutôt entre le mouvement primitif du moteur et le mode d'exécuter le travail mécanique industriel, qu'a lieu ce jeu admirable de mouvemens décomposés, modifiés, accumulés, combinés de toutes les façons, transmis dans tous les sens, et concourant tous à un effet unique, ou à plusieurs effets semblables , analogues, ou essentiellement différons. C'est la main de l'homme que ces mécanismes représentent, mais la main de l'homme douée d'une puissance et d'une adresse toute nouvelles et quelquefois surprenantes. ”

“ Si, comme nous l'avons remarqué plus haut, il n'existait pas de causes de perte , occasionées par la manière dont les machines sont construites, il est évident que l'effet mécanique représenté par un poids élevé à une certaine hauteur, en un certain temps, serait égal à la puissance mécanique. ”

“ Mais lorsqu'il se meut à la surface de la terre, par quelques causes dont nous aurons bientôt occasion de parler, il devient lui-même un moteur puissant, qui ne peut plus agir que par impulsion.
Dans l'usage que la mécanique pourrait faire de l'action de l'air par pression, on conçoit aisément, d'après ce que nous venons de dire, que l'homme est entièrement le maître d'en créer, pour ainsi dire, et d'en régler la puissance, puisqu'il doit la mettre en jeu par divers artifices qui sont de tous points sous sa dépendance. ”

“ La différence entre les vitesses respectives de la résistance et de la puissance aux deux extrémités d'un assemblage de roues et de pignons, établit celle qui existe entre les masses respectives de la résistance et de la puissance : ainsi un fardeau de 1000 kilogrammes élevé à un centimètre en une seconde, par un tel assemblage de roues et de pignons, tandis que la puissance parcourt, dans le même temps, avec une manivelle, par exemple, un espace circulaire de 5o centimètres, il est évident que l'effort de masse de la puissance est de 20 kilogrammes. ”

“ Les machines qui ne reçoivent pas leur mouvement de la chaleur, celles qui ont pour moteur la force des hommes ou des animaux, une chute d’eau, un courant d’air, etc., peuvent être étudiées jusque dans leurs moindres détails par la théorie mécanique. ”

“ Si deux corps agissent l'un sur l'autre avec des forces proportionnelles à une puissance quelconque, soit au carré ou au cube; les forces seront aussi proportionnelles à la même puissance de chacune des distances de leur centre commun d'inertie. Ainsi, pour les mouvemens planétaires, si un corps accomplit sa révolution au moyen de la force attractive d'un autre, cet autre ne saurait rester complètement en repos ”

“ Un travail mécanique ayant pour expression un chemin parcouru par un poids, dans un temps donné, — l'idée la plus simple que l'on puisse se faire de la façon d'estimer le travail d'un moteur, serait un poids suspendu à une corde, laquelle s'enroulerait sur un tambour mis en rotation, le plus directement possible, par le moteur dont on veut connaître la puissance, — ce poids constituant la résistance que le moteur doit vaincre. Le produit de la vitesse à la circonférence du tambour par le poids, serait le travail cherché. ”

“ L’industrie a adopté pour unité de puissance le cheval-vapeur. Le cheval-vapeur correspond à un travail de 75kgm par seconde. En Physique et dans les industries électriques, l’unité pratique de puissance mécanique correspond au travail de un joule par seconde ”

“ Si l'on construisait une machine destinée à soulever un poids, et qu'elle fût combinée de manière à exécuter cette fonction dans le plus court espace de temps possible, avec une puissance donnée, le poids arrivé à destination posséderait encore une vitesse considérable et toujours croissante : et pour qu'il conservât sa position, il conviendrait de neutraliser cette vitesse ”

“ Nous avons vu que pour déterminer l'effet mécanique d'une force quelconque, il fallait avoir égard non-seulement à sa dimension, mais aussi à la vitesse avec laquelle elle peut être mise en action , et qu'alors on évaluait sa puissance à la somme des rapports de la force et de la vitesse. Ainsi, si dans un moulin à blé, nous voulions que la meule tournât suivant une certaine vitesse, pour vaincre une résistance donnée, dans l'hypothèse où cet effet serait obtenu par un système de roues jouissant d'un mouvement donné ”

“ La science de la Statique fait connaître la puissance, la direction et le point d'application des diverses forces employées dans la mécanique- pratique, lorsqu'elles se font équilibre ous'entre-détruisent, et, quand cet équilibre n'existe pas, elle indique les forces propres à le produire. Le mot statique, pris dans un sens positif, ne s'applique qu'à la détermination des poids seulement : mais on peut l'étendre sans inexactitude à l'évaluation des forces de toute espèce, spécialement aux forces actives que l'on peut comparer avec des poids ”

“ En mesurant ainsi la puissance de votre appareil avec le feu le plus fort qu'il puisse admettre, et en la proportionnant au service qu'elle doit faire, par une réduction convenable dans les dimensions du foyer , lorsque cette puissance est en excès , vous faites disparaître les chances de danger qui résultent de la possibilité de pousser le feu outre mesure , au delà des besoins du service. Ce ne sont pas les moyens de modérer l'action de la machine qui vous mettront à l'abri de ces chances ”

“ Il est nécessaire de remarquer que la puissance et la résistance sont altérées, l'une dans son action, l'autre dans sa réaction, lorsque leurs directions ne sont pas perpendiculaires à l'extrémité de leurs bras de levier respectifs. L'action et la réaction sont à leur maximum de force, Llans le seul cas d'une direction perpendiculaire; et elles s'éloignent d'autant plus de ce maximum que ces directions sont plus inclinées par rapport au levier. ”

“ C'est également à cette troisième classe qu'appartiennent tous les leviers dans lesquels un petit mouvement de la puissance en produit un plus grand dans la résistance, et pour lesquels la puissance est moindre que la résistance. ”

“ Toutes les opérations mécaniques qui exigent une puissance motrice constante, régulière; toutes celles qui se com posent d'une suite de travaux dépendans les uns des autres, et auxquels beaucoup de main-d'œuvre est appliquée, ne peuvent donc être confiées à ce moteur. ”

“ Cependant on a vu, dans les exemples précédens, que certaines dispositions permettent de faire équilibre à une résistance donnée par une puissance beaucoup moins grande, ce qui tient à ce que les résistances seules perdent de leur intensité par leur application à la machine ; mais ici il faut se rappeler que le travail d'une force se compose de deux élémens nécessaires, et qu'il est le produit du chemin réellement parcouru par son point d'application et de son intensité estimée suivant la direction de ce mouvement. ”

“ Une des principales causes, écrit l'inventeur, des pertes de puissance vive qui ont lieu dans les récepteurs, c'est la vitesse que la pression imprime aux fluides. Les changements de section et de vitesse produisent des remous et des pertes de charge qui n'ont pas lieu quand les fluides agissent par pression et presque sans vitesse. ”

“ — Mais alors comment faire ? demanda le général.
— C’est très-simple ; il faut réduire cette énorme quantité de poudre, tout en lui conservant cette puissance mécanique.
— Bon ! mais par quel moyen ?
— Je vais vous le dire », répondit simplement Barbicane.
Ses interlocuteurs le dévorèrent des yeux. ”

“ C'est donc dans le même cercle que nous devons nous renfermer. nous-mêmes en traitant le moteur qui nous occupe. En sortir pour discuter les diverses tentatives qui ont été faites à diverses époques, dans le dessein de faire agir la vapeur autrement que nous ne l'avons exposé plus haut, ce serait en quelque sorte méconnaître les arrêts de Fexpérience qui les a cond amnées, et accorder à des rêves ou à des conceptions plus ingénieuses que solides, une attention que réclame toute entière l'étud.e si compliquée de la vapeur comme puissance mécanique industrielle. ”

“ Application du principe des forces vives aux machines. —
Nous supposerons trois périodes dans le mouvement d'une machine, savoir : la mise en train, le travail normal et l'arrêt.
1° Mise en train. — Lorsque la machine se met en mouvement, elle communique à ses différents organes des vitesses graduelles ; elle surmonte les résistances à vaincre.
Comme elle part du repos, V0 est nul, et l'équation :
Ce qui montre que le travail des résistances est plus petit que le travail développé par la puissance, ce qui veut dire que, pour se mettre en mouvement, la machine consomme de la force. ”

“ Nous savons que s'il s'agissait d'élever un corps à une hauteur quelconque, sans employer aucun moyen nlécanique, la puissance devrait être assez grande pour surmonter les efforts de la pesanteur. qui sollicitent à chaque instant le corps à retomber. ”

“ Ce qui im porte lorsqu'on se sert d'une puissance aussi indépendante dans son action que l'est celle dont nous nous occupons, c'est de savoir quel travail on peut faire, quel effet mécanique on peut produire, avec des ailes de telles dimensions, et avec les vitesses moyennes des vents qui souflenthabituellement dans la contrée où doit se faire le service de ce moteur.
Si l'on se renfermait dans les dimensions du modèle dont Smeaton s'est servi pour évaluer l'effet mécanique, ou dans celles des moulins observés par Coulomb,. ”

“ Lu puissance est appliquée au moyen de manivelle, ou au moyen d'une corde, enroulée sur une roue, fixée perpendiculairement à l'axe de l'un des deux cylindres. L'équation d'équilibre statique est:
Application. — Quelle est la puissance capable de maintenir, en équilibre, une charge de 100 kg. au moyen d'un treuil différentiel, dont le rayon de la manivelle, a 0,40 m. ”

“ Que si la vitesse n'est que de 40 ",5 par seconde, nous n'avons à soustraire , de la charge d'équilibre que 182 grammes , et, multipliant ensuite le reste par 2000 et le produit par 4ocen,',5., nous trouvons i32i k"-l -i i élevés à un mètre en une seconde : ce qui nous donne une puissance mécanique proportionnellement plus grande que dans le cas précédent, où l'on emploie une quantité double de vapeur dans le même temps , sans obtenir un résultat double , ainsi que nous l'avons déjà remarqué plus haut. ”

“ Ajoutons que le corps agrandi attend un supplément d’âme, et que la mécanique exigerait une mystique. Les origines de cette mécanique sont peut-être plus mystiques qu’on ne le croirait; elle ne retrouvera sa direction vraie, elle ne rendra des services proportionnés à sa puissance, que si l’humanité qu’elle a courbée encore davantage vers la terre arrive par elle à se redresser, et à regarder le ciel. ”

“ La physique fait entrer la matière en compte ; elle distingue les corps solides, liquides ou gazeux, et nous met à môme d'examiner la nature des forces motrices et des moteurs.
Ces diverses considérations peuvent être exposées sous forme de principes.
On y distingue quatre groupes : —le premier renferme les principes de la mécanique des corps solides : mouvement, gravité, composition des forces, équilibre, pendule, force centrifuge, levier, pression, choc, frottement, plan incliné ; — le second groupe contient les théorèmes de l'hydraulique, ou mécanique des liquides ”

“ Nous entendons par modification du mouvement moteur, les moyens spéciaux de le régulariser, de l'accumuler, de l'accélérer, de le retarder, de le suspendre, etc., etc.
La force motrice peut être rarement considérée comme une suite non interrompue de pressions ou d'impulsions égales dans tous les instans; et il arrive souvent que le travail ne présente pas non plus, dans tous les instans, le même degré de résistance. ”

“ Lorsqu'un certain nombre de corps réunis, ou même un corps seul d'une dimension volumineuse, est destiné à se mouvoir autour d'un centre, il est quelquefois nécessaire de rechercher le point de concentration de la masse, afin de lui conserver la même force de rotation, avec la même vitesse angulaire. ”

“ Nous mesurons la grandeur de cette attraction en recherchant la pression qu'elle exerce sur un autre corps, le plateau d'une balance par exemple, ou en lui opposant une force antagoniste de grandeur connue, comme l'élasticité d'un ressort ou une attraction magnétique.
C'est le plus souvent en les mettant en opposition avec la pesanteur que nous mesurons et utilisons les forces. La plupart de nos machines ont pour but de se servir de la pesanteur ou de lutter contre elle. La mécanique industrielle est en réalité l'art d'utiliser la pesanteur et l'inertie. ”

“ L'action qui résiste à la pression s'appelle la force, et celle qui fait résistance à l'impulsion peut être appelée souplesse. La force d'un corps est égale à la somme des rapports de sa cohésion et de sa répulsion immédiate, ou élasticité, plus sa solidité, c'est-à-dire le degré d'extension, de compression, ou de dérangement dont il est susceptible, sans qu'il en résulte séparation dans ses parties. ”

“ Un groupe d'expérimentateurs avait mission d'examiner les appareils au point de vue purement mécanique: force développée par le moteur en travail et à vide, consommation en lubrifiants et combustibles, rôle de chaque organe des machines. ”

“ 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. ”

“ Cette opération exige, en sus de l'énergie nécessaire pour vaincre la résistance de la machine, une quantité d'énergie additionnelle égale à l'énergie actuelle quand elle se meut avec sa vitesse moyenne,. ”