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DYNAMOMETRE. L'importance Je» dynninomètre», do la mesnro du travail mécanique dans le» divorac» circonstances qui peuvout se présenter, augmente chaque jour ; ce que prouve la multiplication île» dispositions que l’on invente inec^ammcnt.et, en effet, la perfection des instrument» de mesure doit suivre cello de» constructions qu’ils permettent seuls de comparer. Comment juger, en effet, si un appareil est supériciiràun autre, si on no peut mesurer la quantité de travail mécanique consommée par chacun d’eux pour effectuer une même opération? Nous nous efforcerons de suivre cet utile progrès en complétant notre premior travail.

maxivkllk nrKAMOMKTKiQrE. — Lorsqu'il s'agit de petites machines mues à bras, le système h employer de préférence est toujours la manivelle do M. Morin. Nous en emprunterons une description très-lucide à une notice publiée par M. Trescn, professeur do mécanique au Conservatoire des Arts et Métiers.

Les figures 3187 et 3488 représentent cet instrument vu sous doux aspects différents.

« I.e manchon cylindrique A qui porte huit vis calantes se fixe solidement a l’aide «le cas vis sur une portée octogonalo disposée sur l'axe même de la tnacbiuo qu’il s’agit d'essayer. 1.0 dynamomètre se compose do deux bfttis en fer superposés ; l’un, rectangulaire, encadre pour ainsi dire toutes les autres pièces (fig.3487) et ne se voit sur la figure 3488 que par son épaisseur; l’autre, triangulaire, peut tourner autour d’un axe perpendiculaire à son plan et fixé au bâti principal. Si l'appareil se bornait à ces deux pièces, cette dernière I Kir tarit h son oxtrémité le nunche M de la manivelle,

lorsqu’on effort viendrait s’exercer sur lui, le bâti triauguluiro seul prendrait un mouvement de rotation, mais une lame do ressort représentée dans la figure 3488, oncastrée par sa partie la plus épaisse, et embrassée par deux couteaux à sou autre extrémité, s'oppose 4 cetto indépendance, et c'est par son intermédiaire quo sa communique le mouvement, l'o ressort s’écarte d’autant plus de sa position normale que l'effort exercé sur lui est plus considérable, et si l'on sait à l'avance quelle est la grandeur de cet écartement pour chaque grandeur d'effort, on aura la mesure do celui-ci par l'observation de celle-là.

• Supposons qu’un crayon pincé à l’extrémité du resrort soit mobile avec lui, tandis qu'un autre reste invariablement à la place quo ce premier crayon occuperait si le ressort ne fléchissait pas; supposons que ces deux crayons s'appuient à la fois sur une même feuille de papier entraînée d'un mouvement régulier suivant une ligne parallèle à la direction primitive du ressort, chacun d'eux tracera une ligne et l'écartement do ces deux lignes sera en chaque point la mesure exacte do l'écartement du crayon mobile, et par conséquent de la flexion du ressort. Voyons comment on produit le mouvement du papier.

■ Au-dessus du manchon A, par lequel le dynamomètre est fixé sur l’arbre de laauutchine en expérience, est une couronne dentée B qui glisse à frottement doux dan» une gorge pratiquée duna ce manchon ; cetto couronne peut être rendue absolument fixe, comme nons l'indiquerons un peu plus loin ; dès lors un petit piguon d'angle que l'on aperçoit en C tourne snr sa denture quand la manivelle travaille ; ce pignon porto nne vis sans fin qui fait mouvoir une roue dentée E, portant sur son axe, et on dehors du bâti, une petite bobine ou fusée cylindrique, sur laquelle un fil s'enroule à mesure qu’il se déroule de la fusée conique montée sur un axe parallèle.

• Le rektode la disposition est facile à concevoir, trois bobine» F, G, H, «ont placées sur trois axes parallèles placés en travers du bâti; une feuille do papier primitivement enroulée sur la première à l’aide d'une petite manivelle spéciale (fig. o488;, embrasse la bobine de l’extrémité <i et vient s’attacher à la troisième II, montée sur l'axe même de la fusée conique : à mesure que cetto fusée tourne, le papier est entraîné dans le sens de la flèche et s'enroule sur cette troisième bobine.

• Quant à la frisée conique, elle est nécessaire, parce que le diamètre do la bobine, à mesure quo le papier s’enroule, s'augmente de toute l'épaisseur des couches successives de papier, et pour un tour do dynamomètre la quantité de papier qui passerait de la bobiuo E à la bobine H irait toujours eu augmentant ; la longueur des traces dont non» parlerons tout à l’heure ne serait plus en rapport avec le chemin ou les arcs décrits par la manivelle. C'est à obtenir pour chaque tour cette proportionnalité désirable qn’est destinée la fusée conique. An commencement do l'opération, le fil est enroulé sur le petit diamètre, la bobine la fait tourner plus vite pour une même longueur; à la fin, au contraire, le fil sa dé* roule sur le diamètre le plus gros, la bobine tonrne plus lentement, et cotte modification continuelle dans la vitesse de son mouvement do rotation compense l'accroissement de vitesse du papier, qui résulterait de l'augmentation du diamètre de la bobine par l'application successive do nouvelles couches do papier.

• Quant à la double trace qu'il s'agit de produira, ce sont deux petits pinceaux quf en sout chargés ; l'un mobile, fixé à la pointe du ressort en P, près de la manivelle ; l’autre fixe, à une petite traverse à l’extrémité da bâti quadranguhiire.

• Au commencement de l’expérience, il faut s’assurer que le* deux traces se superposeraient exactement ri

DYNAMOMETRE.

aucun effort n’était exercé sur le rassort î le mieux est d’en faire la vérification sur l’appareil au repos en faisant seulement avancer le papier; s’il arrivait que la coïncidence ne fïlt pas parfaite, doux écrous, permettent de rappeler à la position convenable et d’v assurer sans crainte de variation le pinceau Axe que porte la traverse. L’écritoire se compose d’un tube de cuivre vissé dans un écrou quo porte cette traverse en son milieu, de manière h pouvoir approcher à volonté la pointe du pinceau du papier sur lequel il doit faire un trait régulier et continu. Ce tube muni d’un bouchon est rempli d'encre de Chine un peu épaisse, le pinceau est d'abord chargé d'encre, et la enpillarité se charge ensuite de lui umencr celle contenue dans le réservoir.

• Nous voyons déjà, par cette description, que deux traits seront obtenus : l'un sera mie ligne droite provenant du pinceau fixe, l’autre une courbe plus on moins sinueuse duo au pinceau du ressort. La figura 3489

est un calque de cctto double trace. Los convexités de la courbe correspondent aux plus grandes flexions du ressort, aux plus grands efforts par conséquent: les points de plus grand rapprochement, au contraire, sc rapportent aux efforts les plus faibles.

« Nous voyons qu’à chaque tour il existe un point où l’effort exercé dans le son» du ressort est de beaucoup le plus considérable. 11 corresj»ond & la position dans laquelle le tourneur do roue danno son coup, au point auquel il est le plus commodément placé pour agir; on sait qu’il en est ainsi vers la portion supérieure de la course de la manivelle, l’action du tourneur diminue ensuite ( la courbe se rapproche de la ligne droite) jusqu'au bas do cette course, l'effort est là à son minimum, parce quo le tourneur no peut plus agir qu’en tirant, et il n’atteint sa plus grande valeur qu'au haut du tour suivant.

• Tous les ressorts, dans certaines limites, prennent des allongements ou des flexions proportionnelles aux efforts qui s’exercent sur eux ; M. Morin a construit ses lames de manière à obtenir la sensibilité la plus grande, c'est-à-dire la plus grande déviation pour un même effort. Si, soii6 ce rapport, on compare deux lames de même section nu point d'encastrcmeut, l'une rectangulaire dans touto sa longueur, l'autre, au contraire, affectant la forme des solides d’égale résistance, on observe quo In flexion est relativement double dans co dernier cas. Aussi M. Morin n-t il choisi cotte dernière forme; ses ressorts sont plus épais an point d’eneastrement, plus minces à leur extrémité, et cet amincissement suit une certaino courbure, celle d’une parahole, sur les deux faces du ressort.

• 11 faut, pour chaque ressort, déterminer expérimentalement la flexion qui correspond à 4 kflog.; dans le dynamomètre à manivelle du Conservatoire, chaque écart de 4 millimètre f/10 correspond à f kilngr., en telle sorte que pour avoir la valeur de l’effort exercé lorsque le pinceau mobile a marqué le point M de la courbe des efforts, il suflit de mesurer la longueur MN

ni est de 9 millimètres; divisant cette longueur par millim. 4/10, nous trouvons pour quotient 8,48 qui est la valeur en kilogrammes de l’effort correspondant.

• Cette proportionnalité u’existo toutefois qu’aufant

que le ressort n’est pas forcé, mais la disposition même des bâtis ne lui permet jamais de prendre une courbure trop grande; lorsqu’un effort trop considérable est exercé, le bâti mobile trouve un point d’appui dans la traverse qui porte l’axe O sur lequel Si tourne.

• Pour terminemotredescription, disons encore comment la couronne dentée peut être à volonté rendue Immobile pendant quo la manivelle tourne ; une vis à tête saillante B est Axée sur la couronne mobile, mais ne pénètre pas jusqu’au fond de la gorge qui reçoit cetto couronne ; elle est destinée à former arrêt nu moment où une pièce mobile, convenablement coudée pour ne point gêner la manœuvre, vient bttller contre elle. A partir de ce moment, In couronne ne peut plus se mouvoir et le papier sc déroule comme nous l’avons indiqué.

• On comprend qu’il n’est pas nécessaire d’avoir constamment une trace pendant toute la durée d’un long travail qui exigerait un développement de papier beaucoup trop considérable; on se contente, en général, d’obtenir la courbe des efforts au commencement, vers le milieu et vers la An d’une opération ; pour interrompre le tracé, il suffit do rendre à la couronne sa liberté en dégageant lo buttoir coudé qui forme arrêt pour la vis; AUfe»itôt la couronne est entraînée par frottement dans le mouvement commun, le pignon C ne tourne plus sur la denture du la couronne, et le papier n’est plus ni enroulé ni déroulé. Il suffit ensuite de rapprocher lo buttoir pour rétablir à volonté le mouvement du papier et produira un nouveau tracé.

• Quant à lu masse, placée à gaucho, à l’extrémité du dynamomètre, co n’est qu’un contre-poids destiné à l’équilibrer par rapport h son axe. •

Dynamomètre L. Palier (de Rouen). — Le dynamomètre n poids, imaginé par White, que nous avons représenté ligure 681, article dynamomètre, a été appliqué dans quelques Alatures, malgré son imperfection résultant de ce que cette espèce de balance de force no peut donner de mesure que dans l’état d’éqnilibrc, qn. autant qne rien ne varie dans lo moteur on dans l’opérateur, état qui, dans la pratique, ne saurait longtemps exister, et il fallait la nécessité d’un moyen do contrôler les résistances de machines analogue* à l’aido d’un moyen simple pouvant être mis entre les mains do tou* les ouvriers, pour qu’on ait appliqué assez souvent un appareil aussi imparfait.

M. Palier (de Rouen) l’a perfectionné notablement, au point de vue des applications à en faire a la Alaturo qui en a grand besoin, par uno disposition qui prolonge beaucoup l’état d'équilibre. A cet effet, il remplace l’espèce de bras de romaine par une came, en forme de spirale d'Archimède, sur laquelle s’euroulo une bande de cuir supportant un plateau dans lequel on place des poids. Le rayon de cette courbe, qui joint «on centra de rotation au point où la handa de cuir s’en détache, étant variable en raisou do la position des roues différentielles, le bras du levier variant, on voit que l’état d'équilibre sera permanent dans une grande étendue.

M. Palier a joint à cet appareil un totalisateur à roulettes, genre de compteur qui ne convient pus pour la pratique dos ateliers ; fort |>eu exact d'ailleurs, coromo il a été nmintc fois constaté ; mais, s'il n’a pas résolu complètement le problème de la constrnction d'nn dynamomètre propre à la pratique des ateliers, moins délicat qno les appareils traceurs à rassort, qui ne sont applicables qu’aux recherches scientifiques , il a, nous pensons, beaucoup avancé la solation, qui nous semblerait complète en réunissant la disposition qu’il a Imaginée à colle du compteur à engrenages, déjà donnée nu premier article dynamomètre de cet ouvrage. Ce n’est pas un mince service rendu à l'industrie qui a

DYNAMOMÈTRES

DYNAMOMETRES. |(J9

grand bceoiu d’un appareil do ce genre satisfaisant A tous égards.

APPLICATION DES DYNAMOMETRES.

Les difficultés de l’application des dynamomètres aux divers cas de la pratique nécessitent souvent la transformation, la modification de ce» appareils pour les rendre pratiques. Nous en citerons quelques exemples.

Dynamomitre de Bentall pour évaluer la résistance des charrue». — - La traction des chevaux attelés au palonnicr f (lig. 3490), s’exerce sur un châssis qui comprime

lo ressort en spirale d. Ce ressort entraîne la roulette J et l'éloigne du centre du disque A, mis en mouvement à l’aide d'une eourroio qui passe sur uno roue montée snr un dos axes des roues du train. Le* tours de cette roulette ot aussi du tambour d, mis en mouvement par uno via sans fin mue par l’axe sur lequel cette roulette peut glisser, sont donc proportionnels à cette pression du ressort. D’autre part, un crayon pouvant tracer sur ce tambour se déplace parallèlement à son axe, proportionnellement ou chemin parcouru, par l’effet d'une vis taillée sur l'arbre du disque A, sur laqucllo l'extrémité do la tige qui porte Io crayon forme écrou. Si donc on place un papier sur le tambour, le crayon y trace des lignes qui mesureront par leurs ordonnées circulaires la tension du ressort ou la résistance, et par leurs ordonnées parallèle* aux génératrices le chemin parcouru. 1a combinaison do* deux mouvement* fera tracer une diagonale indiquant les variations du tirage de la ligne devenant do plus en plus parallèle à l'axe du tambour que le tirage diminue et inversement.

Ce dynamomètre a le défaut de* instruments à roulettes, et dan* les expériences fuitos à Trappes, lors de l'Exposition universelle de 1855, pour comparer les diverse* charrues, l’on a reconnu que se* indications n’étaient pas exactement proportionnelles aux efforts, parre que la tension de* efforts n’est transmise à l’appareil enregistreur qu’A l’aide d’nno roue qui ne 6C meut que par un fnible frottement; les erreurs sont surtout notables dan* le cas où le* charrues n'exigent quo peu do tirage.

L’excellcneedela disposition du train interposé entre le» chevaux et 1» charrue, tnnt au point de vue de la rapidité qu’A celui do la précision de» observations, est «‘gaiement ressortie do ces memes expériences; aussi a-t-on obtenu un excellent instrument en montant sur ce train le dynamomètre traceur de M. Morin, qui, sans cela, est difficilement applicable aux charrues.

Dynamomètre propre ij mesurer la résistance des tissus.

— - La plupart des instruments dynaraométnques em-

ployés jusqu’ici pour essayer la solidité des tissus présentent de» défauts graves qui en rendent la prntiquu presque nulle. Les causes suivantes contribuent A fausser leur» indications :

L'aiguille, qui devrait accuser exactement la force nécessaire A la rupture et rester invariable lorsque cette rupture a lieu, prend, au contraire, un mouvement oscillatoire très-prononcé dû A la rapidité avec laquelle le ressort dynamométrique reprend sa position initiale.

La surface du cadran e»t, en général, in»uffisante ; le rapprochement des degré* rend les erreur» faciles. Le mode d’attache de* échantillons A expérimenter est si défectueux qu'il devient uno cause de rupture.

' Enfin la forme même do ces instrumenta les rend incommodes et susceptibles do fréquents dérangements.

L’appareil dynamnuié trique que représentent les figures 319 1 et 3 192 est A l'abri de ces reproches; il est d'un service fncilo et sûr. Le mode d'utturhe n’a aucune influence sur la rupture ; l'échantillon soumis A l’épreuve enveloppe, A chaque extrémité, une petite réglette en métal qui s’engage dans des mortaises obliques dont l une est pratiquée dans une pièce fixe reliée au ressort dynamométrique, et l'autre dans une pièce mobile nu moyen d’un écrou et d’une vis ; l’inclinaison de ces mortaises leur fait jouer lo rôle de coins, et la solidité des attache» est proportionnelle A l’effort auquel on soumet l’étoffe. La disposition et le développement du cadran sont tels quo les moindre* variation» intéressante* A constater peuvent être parfaitement saisie*. Quelque brusque et considérable que soit l'action sou» laquelle

h rupture a lieu, l'aiguille s’arrête instantanément et garantit de cette manière l'exactitude do scs indications.

Ce résultat important, qui distingue la machine de M. Porreaux et qui en 3192- fuit le mérite

fondamental, es/

obtenu par nno disposition de* plu» ingénieuses que. la figure de l’instrument fait comprendre ; il repose sur l'etnploi d’un volant qui se meut rapidement, poussé par un cliquet, lorsque la rupture se produit et qui remplit parfaitement le rôle de rao lératetir.

Enfin, comme l’élasticité de» tissus est un des élément» constitutifs de leur valeur, l'inventeur a eu soin de munir l'appareil d'une règle en cuivra graduée, destinée A indiquer l'élasticité proprement dite et 1 extensibilité de l’étoffe.

Le nouveau dynamomètre de M. Porreaux, exécuté avec soin,, a été apprécié déjà par la plupart de nos

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grande» administrât ion ». On comprend aussi l’ utilité que les industriels pourront également en tirer; ils pourront s’assurer que les réductions en usage, c’cst-à-<Cro le* rapports entre la quantité de chaîne et de trame, pur unité de surface, ne répondent pas toqjour* aux résultats attendus.

Les étoffes, qui devraient présenter la même résistance et la môme élasticité dans tous les sens, se comportent rarement do la même manière dans la direction de la chaîne et de la trame; tahtôt c'est l'influence de l'une, tantôt celle de l’autre qui prédomine dans la mémo espèce d'étoffe. C-cs résultats une fois constatés, il sera facile au fabricant intelligent de modifier, avec une précision mathématique, ses dispositions au tissage, de façon à obtenir une résistanco égale dans tous les sens.

DYNAMOMÈTRE OMTQUE OU CHROMATIQIT*.

M. Wcrthehn a su rendre pratique un système entièrement différent des précédents pour mesurer l’action des forces, qui peut trouver des applications toutes nouvelles et permettre de» expériences d’un grand intérêt. Les dynamomètres de Poncelet et Morin, trèsconvenables pour mesurer un travail, ne permettent pas de mesurer les pressions qui s'exercent entre deux corps solides sans chemin appréciable parcouru ; aussi, sans un appareil nouveau, ne peut-on rien savoir sur l'effet utile des machines les plus usuelles, telles que presses, étaux, balanciers, sy>tèmes de leviers, etc. C'est cette lacune que comble le dynamomètre chromatique, nouvelle utilisation industrielle des phénomènes du passage de la lumière à travers les corps transparents, qui a fourni une si curieuse application à une question de chimie, à la saccharimétrie optique.

L’appareil de M. Wertheim repose sur la mesure do l’action qu’cxcreo sur la lumière transmise un corps transparent ot heanogène, tiré ou pressé, suivant une seule direction. Fresnel a démontré le premier que cotre action mécanique fait naître des phénomènes de double réfraction avec la lumière ordinaire, ou, ce qui est lu même chose, des phénomènes de coloration avec la lumière polarisée. Ceci posé, voici la construction de l’appareil que représente 1a figure 3493.

5a partie essentielle est une plaque de verre, parfaitement transparente dans le sens do 6a longueur, de dimensions telles qu’elle puisse supporter des pression» très-considérables, ot noircie sur tout son pourtour, & l’exception des deux points au travers desquels on veut viser. Cette plaque de verre a, garnie sur 6cs deux surfaces de plaque» parallèles en caoutchouc volcanisé et en carton, est placée entre deux plateaux en fonte bien dressés et suffisamment épais; l'inférieur de ces plateaux 6 porte deux tubes en laiton, dont la surface intérieure est noircie. Le tube objectif contient un nicol d à son extrémité la plus rapprochée de l’observateur, et porte à l’autre bout une plaque de porcelaine blanche e, qui est mobile dans deux sens perpendiculaires, et qui, par conséquent, peut toujours être placée de manière h être bien éclairée. L’autre tube f porte un prisme bi-réfringent g. Ces deux tubes sont montés à frottement dur dans des coulisses h adaptées à la plaque inférieure, de manière à ce que, en employant des plaques de verre de différentes épaisseurs, on puisse toujours placer leurs axes sur le prolongement l'un do l’autre et à la moitié de la hauteur du verre. La plaque

de fonte supérieure i e»t parfaitement libre et ne sert qu’à transmettre les pressions au verre.

I<es sections principales du nicol et du prisme bi-réfringent sont parallèles entre clics et font un angle do 43 degrés avec la verticale.

Maintenant on n’a qu’à placer ect appareil peu volumineux entre les deux surfaces sur lesquelle» la pression doit s’exercer : quelle que soit la nature des force* appliquées, quelles que soient les pertes qu’elles aient éprouvées avant de produire leur effet utile, la mesure de cet effet sera toujours donnée par la seule inspection des couleurs qni ? e présentent dans le» deux images.

L’appréciation dos couleurs est la partie délicate de ces observations. Une fois obtenue, on peut en déduire par 1* calcul la valeur de la pression, mois il est bien plus siniplo do tarer directement l’instrument, comme l’a fait M. Wertheim, c’est-à-dire de faire peindre les couples de couleurs que l’on voit successivement dans l’instrument et d'inscrire à côté les valeurs correspondantes de P pour deux plaques do verre, dont l'une est destinée à mesurer de faibles pressions, tandis que l’autre supporte les pressions les plus considérables.

Il importe de prévenir que ces expérience* offrent une seule difficulté, qui est d’éviter que le verre ne subisse aucune flexion transversale; car celle-ci ferait apparaître, de ce seul fait, des bandes colorées et toute détermination deviendrait impossible. Cette cause perturbatrice se présente infailliblement toutes les foi» qu’on se sort de plaques minces ; il est impossible de rendre les surfaces entre lesquelle» la pression s’exerce assez complètement planes et parallèles pour qu’il ne s’y produise rigoureusement qu’un effet de compression. Il faut donc que le verre lui-même offre assez de résistance à la flexion pour que l'effet de celle-ci de-, vienne insensible; c’eut à quoi l'on arrive en donnant à la plaque une épaisseur ( hauteur J do 2 à 3 centimètres.

On se rend facilement compte des dimensions qu’il fant donner à une pareille plaque pour la rendre propro à mesurer une force d’une grandeur donnée. Le verre à glaces supporte une pression de plus de 3 kilog. par millimètre carré; uno plaque carrée, de iO centimètres de côté, pourra donc, sans inconvénient, être soumise à une pression do 120,000 kilog. Mais longtemps avant d'avoir atteint cette limite, les deux image» seront devenues complètement blanches par suite de la grande différence do marche entre les deux rayoo», cause que la théorie ossigno à la différence de coloration.

On trouve ainsi, comme le montre le tableau ci-après, que la plus grande différence de roarcho dont on puisse se servir est de O-", 002, la charge correspondante étant de 535 kilog. pour la surface des verres de la presse d'essai, soit 13 k 15,000 kilog. pour 400 centimètres carrés, limite qu’on ne pourrait dépasser qu'en employant une plaque plur large.

Mois sons avoir recours à une plus grande largeur^ qui diminuerait en même temps la sensibilité de l'instrument, on peut augmenter sa course par un artifice très-simple. Supposons qu’on soit arrivé à uno pression de 13,000 kilog., le rayon extraordinaire aura sor le rayon ordinaire une avance de 0,002. Pinçon* maintenant *ur le trajet des deux rayons, entre les deax prismes, en I, an quartz parallèle à l’axe d’une épaisseur telle, qu'étant employé seul, il produise nno différence de marche de 7X (a, longueur d’ondulation, varie de 423 millionièmes de millimètre pour Je rouge, à 620 pour Je violet, moyenne 525) ou 0**»,00i. Le quart* est un cristal positif; donc, en ajoutant cette plaque an verre comprimé, on change le signe de la différence de marche dt de — 0,002, elle devient = -f- 0,002. Les

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