Travail mécanique

“ 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. ”

“ J'irai plus loin : quelle que soit la nature du travail, il faut un outil ou une machine pour l'exécuter : eh bien! de ces deux modes de travailler, celui qui est le plus propre à développer l'intelligence est, en général, le travail par machines. Qu'on compare en effet l'occupation d'un fileur à la mécanique avec un fileur au rouet : le premier donne le mouvement à une combinaison mécanique dont le jeu compliqué et ingénieux doit être à chaque instant le sujet de son attention ; il doit l'étudier et le comprendre, pour lui faire produire tout ce qu'il désire. ”

“ C’est précisément le travail ainsi entendu qui est l’énergie mécanique : il représente l’effet durable et objectif de l’activité mécanique indépendamment de toutes les circonstances d’exécution. Un même travail pourra s’effectuer dans des conditions de temps, de vitesse, de force, de déplacement bien différentes. ”

“ Pas de chemin parcouru dans le sens de l'effort, ou pas d'effort développé dans le sens du mouvement, pas de travail mécanique produit.
Elever un fardeau, raboter une surface, scier, limer, buriner, etc., c'est exécuter un travail, car c'est non seulement détruire une résistance telle que la force de la pesanteur, la cohésion des molécules, etc., mais c'est vaincre celle résistance sur toute l'étendue du chemin parcouru par le fardeau, le fer du rabot, les dents de la scie, etc. ”

“ L’histoire de la mécanique nous apprend quelles peines et quels efforts ont été dépensés pour arriver à distinguer le travail (aujourd’hui l’énergie mécanique) de la force. La force n’a pas d’existence objective ; elle n’a ni durée, ni permanence ; elle ne survit pas à son effet, le mouvement. Lorsque, par exemple, l’on met en jeu la presse hydraulique, on recueille sous la plate-forme exactement le travail que l’on a développé de l’autre côté. La machine n’a fait qu’en changer la forme. ”

“ Toute ma vie a été dévouée aux progrès de la mécanique, cette science qui doit affranchir l’homme de tout travail pénible et donner à tous les loisirs de l’éducation et de l’esprit. C’est moi qui ai trouvé les nouvelles machines à perforer qui ont tant accéléré les travaux et économisé, depuis quelques années, une quantité considérable de temps et de forces. ”

“ Le système mécanique a, sans aucun doute, accompli une œuvre qui demanderait les tendons et les muscles de plusieurs millions d’hommes, mais il a aussi prodigieusement augmenté le travail de ceux qui sont soumis à son terrible mouvement. ”

“ Dans un travail rapide comme le nôtre, où la méthode d'exposition et l'enchaînement des matériaux nombreux doivent être une des principales préoccupations, nous ne pourrions songer à nous livrer à un travail mécanique, dont nous reconnaissons la haute importance, mais dont il nous serait impossible de vérifier l'exactitude ”

“ Une fois instruit, le studieux ouvrier sentit s'éveiller en lui le goût de la mécanique, et il conçut l'idée d'une machine qui accomplirait à elle seule le pénible travail qu'il avait lui-même accompli jadis. ”

“ La mécanique se rapporte aux corps solides, l'hydraulique aux corps fluides. Comme nous le verrons plus loin, l'hydraulique comprend également deux sections : l'hydrostatique, qui s'occupe de l'équilibre des fluides, et l'hydrodynamique, qui s'occupe de leur mouvement.
Dans ce chapitre, le premier paragraphe sera consacré à l'examen des lois principales qui régissent l'action des forces sur les corps en équilibre ou en mouvement. Dans les autres paragraphes, nous examinerons les machines simples, le travail mécanique et le frottement. ”

“ Faute d'avoir suffisamment étudié les organes consacrés par une longue pratique, et de s'être contenté de les bien imiter, en leur donnant la vie active que comporte le moteur industriel, on manquera son but.
Quand nous allons entrer dans l'étude du métier mécanique , de celui qui fait le travail de dix tisserands à la main et au-delà, nous trouverons, à chaque pas, que celui qui donne les meilleurs résultats, c'est celui qui se rapproche le plus, dans ses organes, de l'antique métier que nous venons d'analyser. ”

“ Arrêtons-nous donc un instant, pour étudier comment s'est réalisée cette transformation apportée à notre temps dans le travail de l'homme, par la science mécanique.
Interrogé dans une enquête sur la définition à donner aux machines, un ouvrier anglais répondit : « Tout ce qui, au delà des dents et des ongles, sert à travailler, est une machine. » ”

“ Toute opération mécanique suppose nécessairement un moteur, une machine et un travail à faire; ou plus exactement, un moteur avec un mode de recevoir directement son action , un mécanisme propre à transmettre , à modifier d'une manière quelconque le mouvement du moteur, enfin un moyen mécanique propre à exécuter immédiatement le travail. ”

“ 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. ”

“ LE TRAVAIL DES MACHINES. En pratique, une machine doit non seulement exécuter un travail, mais aussi surmonter les résistances que les organes éprouvent dans leur mouvement. Le travail utile fourni est le seul intéressant ; celui qui doit vaincre les résistances est perdu. La machine est d'autant plus parfaite que cette puissance perdue est plus faible. On apprécie cela en calculant le rendement, ou rapport du travail utile au travail moteur fourni pour faire marcher la machine en action.
Considérons une machine-outil qu'on met en marche ”

“ Une machine permet, non seulement de prendre le travail moteur en un point donné, de le dépenser ou de le transmettre en un autre point, de disséminer cette dépense ou cette transmission sur plusieurs points donnés, suivant les exigences d'une fabrication, mais encore de l'aire varier, à volonté, l'un des deux facteurs du travail : la force ou le chemin. ”

“ Nous verrons plus tard, dans l'étude du diagramme, que la méthode de Simpson peut être remplacée par la méthode des trapèzes, qui donne des résultats suffisamment approchés pour la pratique.
MACHINES CONSIDÉRÉES DANS LE MOUVEMENT UNIFORME
Définition des machines. — Au point de vue de l'énergie mécanique, on donne le nom de machine à tout système d'organes ou d'assemblages, destinés à transmettre le travail mécanique des forces. ”

“ Le travail utile d'une pièce intermédiaire d'un train de mécanismes consiste à mener la pièce qui la suit; il est inférieur à l'énergie qui s'exerce sur elle de la quantité de travail qui est perdue pour vaincre son propre frottement. ”

“ En principe, on peut faire sur le tour presque tous les travaux que font les autres machines : Percer, aléser, tourner cylindrique ou conique, fileter à l'extérieur ou à l'intérieur, enfin dresser des surfaces, parallèles au plateau. ”

“ De telle sorte que, quelles que soient les variations du mouvement de la machine, le travail développé par les forces mouvantes qui lui sont appliquées, pendant tout le temps qu'elle est en marche, est toujours égal au travail développé dans le même temps par les forces résistantes. ”

“ Le système mécanique favorisait le travail de quelques manufacturiers qui l'employaient utilement : chacun a voulu posséder des machines, sans songer que leur entretien forçait à une production non interrompue, quels que soient les événements. ”

“ On obtiendra les équations générales du travail uniforme ou périodique d'une machine en introduisant la distinction entre le travail utile et le travail perdu dans les équations de la conservation de l'énergie. ”

“ P (exprimé en fonction de la force de la machine) =
(P est poids du votant en fonte; v sa vitesse par seconde en mètres à la circonférence; n le travail en chevaux-vapeur; E le coefficient = 7.500 en moyenne pour une machine de 50 chevaux qui ne donne pas de chocs.)
P (exprimé en fonction des dimensions de l'anneau) = ZJ52/|0 a. b. r.
(a largeur de l'anneau parallèlement à l'axe; b son épaisseur en prolongement du rayon; r le rayon moyen de l'anneau.)
§ 3. — Travail mécanique.
DÉFINITIONS. — Le travail mécanique est le résultat de l'action d'une force sur un corps ”

“ N'est-ce pas évident aussi, que la force musculaire que cet ouvrier développe pour produire lui-même l'effet moteur dont il a besoin, est un obstacle au développement de son travail intellectuel, et le met dans l'impossibilité de penser, de chercher des procédés meilleurs que ceux qu'il emploie, de perfectionner son œuvre ? ”

“ Le travail utile d'un moteur est l'énergie qu'il transmet à une machine quelconque qu'il actionne, et son rendement est le rapport du travail utile à l'énergie totale qu'il a reçue d'une source d'énergie naturelle. ”

“ Le travail d'une force mouvante est désigné spécialement sous le nom de travail moteur; et celui d'une force résistante, considéré en valeur absolue, c'est-à-dire indépendamment du signe — dont il est affecté, se nomme par opposition travail résistant. La somme des travaux développés pendant un temps quelconque par les diverses forces mouvantes qui agissent sur une machine, constitue ce qu'on nomme le travail moteur total, ou simplement le travail moteur, correspondant à ce temps ”

“ Quelle que soit la complication ou la simplicité des organes de la machine, elle ne crée pas du travail, elle ne fait que transformer, à peu près intégralement, le travail moteur en travail résistant. ”

“ Ce qui est vrai pour l’industrie du tricotage est plus ou moins vrai pour toutes les industries renouvelées par la mécanique moderne. — Mais que voyons-nous ? À mesure que la machine se perfectionne et abat le travail de l’homme avec une rapidité et une précision sans cesse croissantes, l’ouvrier, au lieu de prolonger son repos d’autant, redouble d’ardeur, comme s’il voulait rivaliser avec la machine. Oh ! concurrence absurde et meurtrière ! ”

“ Aujourd'hui, la plupart des articulations des machines, les tourillons des arbres des machines à grande vitesse, sont cémentés et trempés, mais ce perfectionnement qui améliore les frottements tout en diminuant l'usure n'a pu être pratiqué, sur des pièces de toutes dimensions, que depuis qu'on sait rectifier la forme géométrique de ces pièces, toujours un peu altérée à la trempe. ”

“ 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 ”

“ Si, pour arrêter une machine, on se contente de suspendre l'effort du moteur, la machine continuera à marcher jusqu'à ce qu'elle ait effectué pour vaincre les résistances un travail égal à l'énergie qu'elle possédait en vertu de sa vitesse au moment où l'on a suspendu l'effort du moteur. ”

“ Quand la machine-outil exécute un travail utile, on lui fournit un travail moteur grâce à la courroie qui l'entraîne.
Si le travail de la machine-outil est intermittent, comme dans une cisaille, on régularise la vitesse de fonctionnement par un volant lourd qui emmagasine le travail pour le restituer au moment voulu. Arrêtons la machine : le mécanisme continue à tourner quelque temps encore, et les organes restituent peu à peu leur puissance vive. ”

“ TRAVAIL DES FORCES
Définitions. — Nous savons évaluer, soit au moyen des dynamo mètres, soit par le calcul, l'intensité d'une force. Mais, dans la plupart des problèmes de mécanique, il ne suffit pas de connaître la grandeur de l'effort que peut développer un homme, un cheval, ur agent moteur quelconque ; il faut aussi savoir la longueur du chemin parcouru par cet effort.
Un exemple bien simple va le prouver :
Supposons deux hommes capables de porter un égal fardeau, soit un sac de un hectolitre de froment qui pèse en moyenne 75 kg. ”

“ Il y a vingt-huit ans que nous travaillons sans relâche après une découverte, un système mécanique qui est appelé à remplacer tous les petits moteurs de la force de plusieurs chevaux, vous le remontez le matin, et vous donnez ensuite dix heures de travail, selon les dimensions et la puissance que vous désirez avoir; il est donc dans son état actuel aussi certain que lorsque Papin a découvert la force et le parti que l'on pouvait tirer de la vapeur dont la valeur est incontestable, quoique coûteuse, et, tant que la terre fournira du charbon. ”

“ 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. ”

“ « Les théories générales y sont condensées de main de maître, quelques-unes avec autant d'originalité que de simplicité. Je citerai notamment la dynamique des corps solides, l'hydraulique, la thermodynamique, et la théorie de la transmission du travail dans les machines. » Les principales publications de Resal ont été les suivantes : Éléments de mécanique (Paris, 1851, 2 vol. in-8, — 2e éd., 1862) ; Traité de cinématique (Paris, 1862, in-8) ; Des applications de la mécanique à l'horlogerie (Paris, 1868, in-8) ; Théorie de la transmission des mouvements par câbles (Paris, 1874, in-8) ”