IV. — Des moteurs animés
Notions générales.
117. Circonstances particulières de l'action des moteurs animés (^ Y — Les moteurs animés diffèrent des moteurs uniquement soumis aux lois de la Physique, en ce qu'ils ne peuvent agir d'une manière continue; qu'ils sont susceptibles de se fatiguer au bout d'un certain temps d'exercice et forcés de prendre un repos plus ou moins long. La quantité de travail qu'ils peuvent livrer journellement varie suivant le mode de leur emploi et selon les circonstances; mais elle est, dans chaque cas, susceptible d'un maximum, comme pour les autres moteurs, à égalité de fatigue journalière; en un mot, il existe une vitesse du point d'application , un effort et une durée de travail qui sont les plus convenables pour l'effet utile (25, Sect. I, première Partie).
Nommons, en général, V la vitesse moyenne, en mètres et par seconde, du point d'application du moteur, P l'effort
(') Voir V Introduction à la Mécanique industrielle, où le môme sujet est traite avec plus de détails. (K.)
moyen en kilogrammes qu'il exerce dans le sens de ce chemin, enfîn T la durée totale en secondes de l'action journalière qui peut être ou continue ou coupée par des repos plus ou moins fréquents, nommés relais ou haltes^ dont la durée n*est pas comprise dans T; la quantité de travail développée parle moteur aura évidemment pour mesure le produit
A cet égard il esl nécessaire de rappeler que, d'après les principes jusqu*ici exposés, le travail mécanique peut se mesurer en un point quelconque de la transmission du mouvement, pourvu que l'efTort soit eslimé dans le sens de ce mouvement ou que le chemin décrit soit estimé dans le sens de TelTort, et pourvu encore que le travail des résistances passives entre le point où Ton estime le travail et celui où le moteur opère réellement puisse être négligé vis-à-vis du premier, ainsi qu*il arrive dans beaucoup de circonstances, ou soit apprécié d'après les méthodes Indiquées dans la première Partie.
Cela posé, le produit PVT*'*'", que Ton nomme quantité de travail journalière, est, comme nous l'avons dit, susceptible d'un maximum, à égaillé de fatigue journalière, en donnant à P, à V et.à T des valeurs qu'une longue expérience indique comme convenables. Dans aucun cas on ne peut faire travailler le moteur sous un eilort et une vitesse qui excèdent les limites données également par l'expérience, et il n'est pas non plus possible d'augmenter la durée T du travail journalier au delà d'un certain terme, quelque faible que soit d'ailleurs le travail PV livré dans chaque seconde. Cette durée limite paraît êlre de dix-huit heures au plus par jour ou environ le double de la durée ordinaire et la plus avantageuse du travail.
Quant à la limite de l'effort, elle varie eAtre le triple et le quintuple de celui qui convient au maximum d'effet, selon les circonstances ou la durée plus ou moins prolongée de cet effet. Enfin la vitesse limite paraît varier aussi en raison de la durée totale du mouvement, et être comprise entre 4 ^^ lo fois la vitesse la plus convenable au travail.
Du reste, entre ces limites extrêmes, les moteurs animés it la faculté de faire varier, pour ainsi dire arbitrairement, ur effort et leur vitesse, pourvu que, quand l'un augmente, iutre diminue, et que si Tun et l'autre excèdent l'effort et la tesse les plus convenables, la durée T du travail journalier it moindre (').
En effet, le produit PVT, dans de telles circonstances, ne !ut jamais atteindre sa valeur maximum, sans que la fatigue urnalière de l'animal ne soit augmentée, et sans que sa nté ne soit compromise, si ce travail doit être renouvelé usieurs jours de suite. Cette faculté qu'ont les animaux de mvoir accrottre, jusqu'à un certain point, la quantité de ivail PV qu'ils livrent dans chaque seconde est souvent préeuse dans l'industrie manufacturière ; mais il ne faut pas iblier que la durée entière du travail doit être coupée par j fréquents repos, et qu'enfin l'effet utile journalier PVT, l'on pourra espérer d'un semblable emploi du moteur, sera oindre que celui qu'on obtiendrait d'un travail mieux glé.
Ii8. Avantages du mode continu d'action des moteurs anies sur le mode d'action intermittente, — Quelques auteurs, est vrai, et Coulomb entre autres, pensent que, dans cerins genres de travaux, tels que celui qui consiste à battre îs pieux, à sonner une cloche, eic, le mode intermittent )nt il s'agit présente des avantages particuliers, et est suscepdle d'un effet utile journalier plus considérable que si le oteur agissait avec plus de continuité et sous de moindres forts ou vitesses; mais, quoique ce mode d'opérer soit soumt nécessité par des circonstances particulières, où l'on înt à accélérer le travail, tout en diminuant le nombre des oteurs qui y sont à la fois appliqués, l'augmentation du
[*) On trouve dans les Mémoires de l'jicadémie de Berlin pour 1783 une *mule proposée par Euler pour lier TefTort et la vitesse maximum de omme à un effort et à une vitesse quelconques. Coulomb a aussi proposé, DS son Traité des Machines simples , une relation entre le poids de l'homme Teflort qu'il peut exercer; mais ni l'une ni l'autre de ces formules ne parait •e d'un emploi sûr et avantageux dans la pratique.
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travail journalier n'en paraîl pas moins douteuse. H y a tout lieu de croire, par eicemple, que les hommes qui sont appliqués à une sonnette en exerçant un effort de i8 kilogrammes et dont le Iravail est interrompu par de fréquents repos développent un effet utile journalier sensiblement moindre que les scieurs de long, qui agissent avec un effort égal au plus à lo kilogrammes.
M. Ilubert, célèbre. ingénieur de la marine, correspondant de l'Académie des Sciences, a fait, à Tarsenal de Rocliefort, des expériences très-suivies qui ont appris que les quantités de travail journalier développées par des forgerons qui frappeni jusqu'à 2660 coups avec des marteaux de ^''SofiS, mus en avant, s'élevait à environ à 67000 kilogrammètres; ce qui est un peu moins que le travail du sonneur, parce que la vitesse imprimée au marteau est très-grande. Or il résulte d'autres observations de M. Hubert que le travail augmente sensiblement à mesure que le poids du marteau diminue, et il pense que le marteau des cloutiers est celui qui permet le plus de travail journalier à égalité de fatigue. C'est qu'en effet ici l'action est plus continue et le travail par seconde moindre. On peut admettre, sans risque de se tromper, que, dans cette dernière circonstance comme dans celle du sciage dit de long, le travail journalier fourni par des hommes exercés peut s'élever à 160000 kilogrammètres, ou plus du double du travail ci-dessus, sans qu'il en résulte un excès de fatigue.
119. Résultais d*obsen*ation sur les quantités d'action fournies par les différents moteurs animés. — Ces résultats sont consignés dans le tableau ci-après que nous avons emprunté à M. Navier (Architecture hydraulique de Bélidor), et auquel nous avons fait plusieurs additions propres à le compléter cl à en faciliter l'application dans quelques cas particuliers. Nous ferons remarquer, avec M. Navier, que les données de ce tableau concernent les valeurs de la vitesse, de l'effort ou du temps qui paraissent les plus avantageuses dans chaque cas spécial, et que les résultats ne doivent être regardés que comme des termes moyens qui peuvent s'écar-
1er, en plus ou en moins, de \ ou j du travail effectif, suivant l'âge, la vigueur des individus, leur genre de nourriture et le climat qu'ils habitent. Ces observations appartiennent d'ailleurs à divers auteurs et notamment à Coulomb. Il faut enfin observer que, d'après ce qui précède, on peut, sans craindre une diminution sensible de l'effet utile journalier, faire varier de quelque chose la vitesse et l'effort indiqués au tableau, pourvu que leur produit ne soit pas trop changé et que la durée journalière du travail soit établie en conséquence.
COURS DE MÉGANIQOB
Tableau des quantités de travail mécanique que peuvent fournir mofenne» l'homme et d'autres animaux dans différentes circonstances.
d'ordre.
natche du travail.
1 ** Elévation 'verticale des poids.
Un homme montant une rampe douce ou un escalier sans fardeau , son travail consistant dans l'élévation du poids de son corps
Un manœuvre élevant des poids avec une corde et une poulie, ce qui l'oblige à faire descendre une corde à vid«^
Un manœuvre élevant des poids ou les soulevant avec la main
Un manœuvre élevant des poids en les portant sur son dos au haut d'une rampe douce ou d'un escalier et revenant à vide
U'n manœuvre élevant des matériaux avec une brouette en montant une rampe à ^^ et revenant à vide. ...
U'n manœuvre élevant des terres à la pelle à la hauteur moyenne de i '",6u.
a** Action sur les machines.
Un manœuvre agissant sur une roue à chevilles ou à tambour :
i® Au niveau de l'axe de la roué
'?** Vers le bas do la roue ou à l'y degrés.
Un manœuvre marchant et poussant ou tirant horizontalement
Un manœuvre ajissant sur une manivelle
Un manœuvre exercé poussant cl tirant alternativement dans le sens vertical ,
Un cheval attelé à une voiture ordinaire et allant au pas
Un cheval attelé ù un manéi^e et allant au pas
Un cheval attelé à un manège et allant au trot
Un bœuf attelé à un manège et allant au pas
Un mulet attelé à un manège et allant au pas
Un âne attelé à un manégo et allant au pas
