COURS

Sciences physiques. — But et progrès de la Physique. — Propriétés générales des corps. — Étendue. Mesure des longueurs. — Impénétrabilité. Porosité — Divisibilité. Atomes indivisibles. — Mobilité. Inertie. — Forces. Équilibre.

ï . La Physique, considérée sous un point de vue géné- DivUionsdc*

sciences naturelles.

ral , embrasse l'étude de la nature entière, c'est-à-dire la

description de tous les corps, leurs propriétés différentes ou semblables, leurs actions réciproques , enfin les phénomènes qu'ils présentent, et les lois qui régissent ces phénomènes. Mais l'accumulation des connaissances que l'homme a acquises sur ces objets divers, et principalement l'inégalité de leurs progrès, ont nécessité le partage de la Physique générale en plusieurs sciences.

Il importait surtout d'en séparer l'étude des corps organisés , qui restera presque réduite à des travaux de description et de classification , tant que les lois de la Physique inorganique ne seront pas complètement connues. Cette I. i

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étude compreud : la Zoologie et la Botanique , qui s'occupent de classer les êtres -, l'Ànatomie, qui les décrit el les compare-, enfin la, Physiologie, qui cherche à définir les différentes parties d'un corps organisé et les modifications que leur font éprouver les agents extérieurs.

La Physique générale, ainsi réduite à l'étude des phénomènes indépendants du principe de la vie , a éprouvé une autre simplification par la séparation des phénomènes célestes, qui forment une science à part. Il est bon de remarquer à ce sujet , que si le premier partage était motivé sur la lenteur inévitable des progrès de la Physique organique , cette dernière soustraction se fonde au contraire sur la marche plus rapide de l'Astronomie.

Enfin la Physique, restreinte à l'étude des phénomènes inorganiques et terrestres, se subdivise encore en trois sciences partielles : la Géologie, comprenant la Minéralogie, s'occupe de classer les corps inertes dont le globe est composé -, la Chimie , ou en quelque sorte l'Anatomie inorganique , les décompose et étudie les lois de leurs combinaisons -, enfin la Physique proprement dite, ou la science particulière dont nous devons nous occuper , considère spécialement les propriétés générales des corps , et les phénomènes qui , n'entraînant pas de changements permanents dans leur composition intime, paraissent dépendre de plusieurs agents universels , dont il faut rechercher les lois et la définition.

Les progrès que toutes ces sciences font séparément, vers le but partiel et défini que chacune d'elles se propose, conduiront tôt ou tard à la nécessité de les réunir de nouveau , pour réformer en quelque sorte la science générale de la Nature. Déjà plusieurs d'entre elles travaillent pour

ainsi dire sur Je même terrain -y leurs points de contact et de fusion se multiplient tous les jours , et il devient de plus en plus difficile d'établir entre elles des lignes de démarcation bien déterminées qu'elles ne puissent franclur.

La Physique et la Chimie présentent surtout cette difficulté. Long-temps la première de ces sciences a semblé ne devoir s'occuper que d'actions exercées à des distances sensibles, et la seconde de celles qui ne se manifestent qu'au contact , ou à des distances inappréciables. Mais cette distinction ne peut plus être adoptée . aujourd'hui que l'étude des phénomènes capillaires est placée dans le domaine de la Physique , et qu'il est reconnu qiie le frottement , le contact et les combinaisons chimiques , donnent lieu a des développements d'électricité , de chaleur et de lumière , dont on ne peut se dispenser d* étudier les lois pour connaître complètement le rôle de ces agents dans les phénomènes naturels.

2. La Physique proprement dite n'est plus limitée aujourd'hui à la part trop restreinte que lui assigne le partage successif des sciences naturelles. Les progrès plus rapides qu'elle a faits , dégagée qu'elle était de la complication des phénomènes organiques et chimiques, ont agrandi sa tâche et reculé son but. U ne s'agit plus seulement, comme pour les autres sciences, de découvrir, d'étudier ou de classer des faits particuliers, de rechercher des lois empiriques qui permettent de les distribuer en groupes moins nombreux* U faut maintenant découvrir les lois réelles qui régissent les phénomènes, et ensuite la cause unique ou la loi générale qui peut les embrasser toutes.

Dans l'état actuel des sciences naturelles , on entrevoit

trois causes générales qui paraissent produire , seules ou en se combinant, tous les phénomènes de l'Univers, mais qui semblent encore n'avoir aucune filiation , aucune communauté d origine. Ce sont : la Pesanteur universelle, ou l'action à distance de la matière sur la matière-, la cause unique des phénomènes de la Lumière, de la Chaleur, de l'Électricité et des combinaisons chimiques -, enfin , la Vie , ou le principe de l'existence des êtres organisés. L'Astronomie a complètement défini la première de ces causes générales. La Physique a maintenant pour but réel de définir les lois de la seconde. Elle doit employer pour cela les données de l'expérience et de l'observation , quelle que soit la science en apparence étrangère où elles sont puisées -, et dans cette recherche critique , où le raisonnement a nécessairement une grande part , elle doit s'aider de l'analyse mathématique , qui seule peut rendre le raisonnement infaillible.

Les empiétements que la Physique fait tous les jours sur les sciences voisines, et la création récente de la Physique mathématique , indiqueraient suffisamment ce but nouveau de la science qui nous occupe , s'il n'était signalé d'ailleurs d'une manière plus frappante , par une sorte de travail intérieur, par la concentration qui s'opère entre les différentes théories partielles composant depuis long-temps le domaine spécial de la Physique. Naguère elles étaient au nombre de cinq : celle des Corps pondérables , et les théories de la Chaleur, de l'Électricité, du Magnétisme et de la Lumière-, on n'en compte plus que quatre, aujourd'hui que les phénomènes magnétiques paraissent devoir être attribués au mouvement de l'Électricité. Et il est aussi devenu impossible de maintenir séparées trois des quatre

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théories qui restent : le mouvement de la Chaleur occasione celui de l'Électricité' ; l'Électricité développe de la chaleur et de la lumière -, la Chaleur et la Lumière émanent des mêmes sources, ont une marche commune et des propriétés identiques. Ce serait nier l'évidence , que de ne pas reconnaître dans ces faits une tendance continuelle de ces trois théories partielles vers un lien commun , une source unique , une théorie générale , dont elles ne seront que des corollaires ou des chapitres particuliers. Tel est le hut actuel de la Physique -, voici maintenant la marche qu'elle a suivie, et qu'elle devait suivre pour l'atteindre.

3 . Un phénomène est un changement quelconque sur- Loi» venu dans l'état d'un corps -, c'est un mouvement ou l'effet 1>hy81qu<* d'un mouvement dont il faut trouver la cause. Pour y parvenir, le physicien cherche d'abord à découvrir les lois que suivent les phénomènes , c'est-à-dire les relations constantes qui existent entre les causes et leurs effets, ou plus généralement entre deux éléments de nature différente. Telles sont , par exemple , les lois suivantes : des corps pesants tombant de la même hauteur, acquièrent une même vitesse, le volume d'un gaz est en raison inverse delà pression qu'il supporte -, des volumes égaux de différents gaz simples à la même pression , étant comprimés de la même fraction de leur volume , dégagent la même quantité de chaleur -, etc.

4. Il n'est pas toujours aisé de distinguer les lois des Expérienco phénomènes , car ils sont le résultat d'une complication oUerration plus ou moins grande des effets simultanés de plusieurs forces naturelles. Il faut savoir discerner dans l'effet général la part qui est due à la cause ou à la force particulière que l'on veut étudier. L'art de T expérience, qui consiste h isoler autant que possible chaque couple de force et d'ef-

fet, est alors d*un puissant secours au physicien. Inobservation, qui consiste à étudier les phénomènes, tels qu'ils se présentent naturellement et avec toute leur complication , conduit plus rarement à la connaissance des lois qui régissent ces phénomènes. Mais il y a bien des circonstances où r observation est le seul guide dont le physicien puisse disposer. Quelquefois , à défaut de l'expérience , on peut recourir à Y analogie j pour en tirer des inductions plus ou moins probables sur l'indentité des causes; mais ou n'obtient pas de celte manière des résultats aussi précis. Théories ^. Lorsque les lob trouvées empiriquement peuvent être physiques . ^d^tes en nombres , on y applique la calcul , et l'analyse mathématique donne toutes les conséquences qui peuvent dériver de ces lois, supposées réelles. La concordance entre les résultats déduits de l'analyse et ceux fournis par l'expérience el l'observation est un indice en faveur de la loi soupçonnée \ mais ce n'est qu'après avoir fait ainsi un grand nombre de vérifications, qu'on peut la regarder comme exacte. L'énoncé de cette loi et le développement rationnel de toutes ses conséquences , constituent alors l'explication des phénomènes qui en dépendent, et cette explication prend le nom de théorie. En général , on doit entendre par théorie physique l'ensemble des lois au moyen desquelles on parvient à expliquer la dépendance qui existe entre les effets et les causes d'une certaine classe de phénomènes.

Physique ^ais on concoit 4ue toules 'es ï°îs <îui composent une

mathe- théorie physique puissent n'être que les corollaires d'une loi unique -, or la découverte de cette loi ne peut être que l'œuvre du raisonnement , et c'est ici que l'analyse mathématique devient indispensable. En partant d'une des hy-

potbèses particulières sur la cause générale , auxquelles Ta connaissance de tous les phénomènes semble conduire , le géomètre traduit cette hypothèse en langage algébrique. Les formules analytiques résultant de celte traduction doivent d'abord comprendre exactement toute* les lois empiriques indiquées par l'expérience. Mais cette première épreuve ne suffit pas. Si l'hypothèse posée est la cause réelle de la classe de phénomènes qu'on a en vue, elle doit non-seulement expliquer tous les faits connus, mais encore en indiquer d'autres que le physicien n'aurait pas aperçus ; et si ces faits nouveaux indiqués par la théorie mathématique sont nombreux , s'ils sont complètement vériGés par l'expérience, il en résultera des preuves irrécusables de la réàïU«5 de l'hypothèse qui aura servi de point de départ. Cette seconde épreuve est seule décisive.

Les géomètres se sont occupés depuis long-temps de ce genre de recherches, et la Physique mathématique, dont nous nous contenterons par la suite d'énoncer les principaux résultats, possède déjà d'importantes théories. Plusieurs , telles que la théorie analytique de la Chaleur, celle desKtarps élastiques et des phénomènes capillaires, là théorie de TÉlectricité statique à la surface des corps conducteurs , celle de l'Electro-Dynamiqué , et même la théorie mathématique de l'ancien Magnétisme, n'embrassent , il est vrai , qu'une faible partie des phénomènes d'une même classe. Mais, d'après la concordance de leurs résultats et des faits plus ou moins restreints qu elles envisagent , on doit penser qu'elles s'encadreront dans les théories mathématiques complètes , comme autant de chapitres términés d'avance-, il est probable quellek n'exigeront alors que des changements de définition des quantités variables

qu'elles emploient, ou que leurs calculs devront seulement être pousses plus loin, afin de rendre compte de l'influence de certaiues causes perturbatrices.

La Physique comprend actuellement quatre parties principales , savoir : l'exposé des propriétés générales de la matière, et l'étude des phénomènes qui dépendent de la Chaleur, de l'Électricité et de la Lumière. Tel estl' ordre que nous suivrons pour développer ces différentes théories.

On distingue deux classes de propriétés générales des corps : celles qui appartiennent nécessairement à toute espèce de matière, et celles qui ne paraissent pas essentielles à son existence. Les propriétés essentielles se bornent à deux : l'étendue et l'impénétrabilité.

7. L'étendue est la propriété dont jouit tout corps d'occuper une certaine partie de l'espace ou un certain volume. Lorsque ce volume est compris sous des formes géométriques, on peut l'évaluer au moyen de certaines longueurs que l'on considère dans la configuration extérieure du corps. Mais si ce volume n'est pas terminé par des surfaces susceptibles d'une définition simple , on ne parviendrait à l'évaluer que très imparfaitement par des considérations géométriques -, il faut alors avoir recours aux procédés que la Physique enseigne.

Il est souvent nécessaire de mesurer une dimension d'un corps, soit qu'on veuille l'employer à l'évaluation de son volume , soit qu'on se propose tout autre objet. L'opération consiste à porter sur la longueur que l'on veut mesurer, l'unité linéaire autant de fois qu'elle peut y être contenue. Mais , à moins que cette unité n'y soit comprise un nombre exact de fois, ce qui est infiniment rare, il faut ou négliger la fraction restante, ou subdiviser l'unité pour

apprécier cette fraction. Aussi a-t-on divisé le mètre eo décimètres, centimètres et millimètres*, mais ce mode de subdivision décimale ne saurait être poussé plus loin, parce qu'alors Ja largeur nécessaire du trait qui doit marquer la division dépasserait celle des subdivisions elles-mêmes. Il faut donc employer un moyen plus précis que celui qui vient d'être décrit, si Ton veut évaluer, à moins d'une fraction donnée de millimètre , la longueur proposée , qui doit être regardée comme incommensurable avec l'unité linéaire, puisque le contraire n'est que TelTet d'un très grand hasard.

8. Voici le moyeu Je plus fréquemment employé *, il Vernier. peut donner la longueur cherchée , à moins d'un cinquantième de millimètre , quand ce degré de précision est jugé .uillsant. Supposons que la règle qui sert à mesurer les longueurs soit divisée en millimètres , et que Ton porte sur une autre règle 9 millimètres , dont on divisera l'ensemble ta 10 parties égales. Chacune des divisions de cette nou- pIG , relie règle sera de ^ de millimètre. Si donc on porte la petite règle sur la grande , de manière que deux de leurs traits de division coïncident en A, il n'y aura de nouveau coïncidence qu'à la neuvième division de la grande règle , à partir de A. Les traits intermédiaires seront en avant de ceux du même ordre sur la petite règle, le premier de ^ de millimètre, le second de -pj de millimètre, etc. Enfin , le n* trait de division intermédiaire de la grande règle sera écarté du n€ trait de la petite , de n dixièmes de millimètre.

On conçoit facilement, d'après cela, que pour évaluer une longueur donnée à un dixième de millimètre près , il iufEra de porter la grande règle sur cette longueur, ce qui

donnera d'abord le nombre entier N de millimètres qu'elle contient -, de placer ensuite le zëro de la petite règle à l'extrémité* même de la longueur proposée, et de compter enfin le nombre n de ses divisions qui sépare ce point de celui où l'un de ses traits paraît coïncider avec un des traits de la grande règle. La longueur cherchée sera alors

^N + ^ millimètres, à moins d'un dixième de millimètre d'erreur. La petite règle dont il s'agit porte le notfi

de Vernier.

Si au lieu de 9 millimètres , portés primitivement sur le vernier, on en portait 19, 29 , 3g ou 49 > et qu'on divisât leur ensemble en 20 , 3o , 4o ou 5o parties égales , on pourrait mesurer des longueurs à moins de rz* j-0, 77 • ou — de millimètre près. Mais cette diminution de l'erreur à négliger a une limite physique : car les traits ayant une certaine largeur , il arriverait que plusieurs traits successifs du vernier se confondraient avec ceux de la règle , ce qui empêcherait de distinguer la véritable coïncidence. La fraction de millimètre qui indique l'approximation ne saurait donc être moindre que la largeur des traits , c'est pour cela qu'on ne peut, en général, pousser cette approximation , dans la mesure des longueurs au moyen du vernier, au-dessous d'un cinquantième de millimètre; Cette limite dépend au reste de l'habileté du constructeur quelques artistes peuvent aujourd'hui tracer depuis 100 jusqu'à 5oo traits de division , égaux et distincts, dans l'épaisseur d'un millimètre-, mais des divisions aussi rapprochées ne peuvent plus se distinguer à l'œil nu, et exigent l'emploi d'une forte loupe , ou même d'un microscope composé.

9. Lorsqu'on a pour objet d'apprécier la différence de Comparateur deux longueurs qui passent pour Itre égales , de deux

mètres étalons , par exemple , on peut employer le Comparateur, dont la précision est beaucoup plus grande que celle du vernier. La pièce principale de cet instrument est un levier coudé à branches inégales, dont la position est horizontale , et qui est mobile sans aucun balottement autour d'un axe vertical. La longue branche est dix fois plus Fie. i. grande que Vautre -, son extrémité libre se meut au-dessus dun petit arc fixe , divisé en cinquièmes et dixièmes de millimètre; elle porte elle-même une petite plaque divisée , faisant fonction de vernier par rapport à l'arc immobile. La règle à comparer, couchée horizontalement, est butée contre un obstacle fixe qu'on nomme talon , et son autre extrémité touche une petite pièce mobile dans une coulisse, et aboutissant normalement à l'extrémité du petit bras de levier ; une lame de ressort qui presse la longue branche, établit toujours le contact de la petite avec la pièce mobile. On examine alors le trait de division de l'arc fixe , pour lequel il y a coïncidence avec un des traits du vernier. Une autre règle substituée à la première, dont etle doit différer très peu, occasionera un petit déplacement du vernier, que l'on évaluera facilement en cherchant nouveau les traits de division qui coïncident. En divisant le déplacement trouvé par i o , ou par le rapport des deux bras du levier, on aura la différence des deux règles comparées. On pourra donc ainsi estimer facilement une différence de longueur d'un cinq-centième de millimètre.

10. On emploie très fréquemment la 'vis pour mesurer Vis microdes longueurs et pour les diviser en parties égales -, c'est le rnotnquc'1, moyen le plus parfait que l'on connaisse. Lorsqu'une vis

est bien exécutée , le pas a précisément la même longueur dans toute son étendue -, si Ton tourne cette vis d'un tour entier, on fait avancer Fécrou de la longueur du pas -, mais si Ton adapte à la tête de la vis une plaque circulaire dont le bord soit divisé en 4oo parties égales, on pourra la faire mouvoir de ~ de tour , relativement à un plan méridien fixe , et conséquemment faire avancer Fécrou de ~7 de la longueur du pas. Or on construit maintenant des vis dont le pas régulier n'a qu'un millimètre -, on pourra donc par ce moyen faire marcher un écrou de un quatre-centième de millimètre, et évaluer des longueurs avec cette limite d'approximation .

Machine 1 1 . C'est ainsi que Ton trace les divisions sur les règles et les verniers : Fécrou faisant marcher la longueur à diviser, le style qui creuse les traits reste constamment dans Fie. 3. un plan fixe , perpendiculaire à Faxe de la vis j ou bien les objets à diviser restant fixes , c'est Fécrou mobile qui porte le style. Les instruments fondés sur ce principe portent le nom de machines à diviser-, on donne particulièrement celui de vis micrométriques à celles dont on se sert pour évaluer des longueurs ou des épaisseurs.

Sphéromètre ,a« Pour mesurer l'épaisseur d'un corps, on peut se servir du Sphéromètre, instrument imaginé par M. Cauchoix. Il se compose d'un, écrou fixe , porté sur trois pointes dont le plan est perpendiculaire à Faxe de la vis -, celle-ci a une tête circulaire divisée en 4oo ou 5oo parties Fie. 4- égales. On place cet instrument sur un plau horizontal : il reste alors en équilibre stable sur ses trois pieds , mais si Fon fait tourner la vis de manière à abaisser son extrémité inférieure au-dessous du plan des trois pointes, F équilibre est rompu, et Finstrument balotte à la moindre

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secousse. En faisant tourner la vis dans un sens ou dans l'autre, on parvient aisément à mettre son extrémité dans le plan même des trois pointes -, elle doit alors toucher la plaque parfaitement plane sur laquelle l'instrument est placé, sans que celui-ci puisse faire entendre le moindre balottement. On détermine alors le trait de division du cadran qui aboutit à une ligne verticale tracée sur une règle graduée et fixée à l'écrou.On re monte ensuite la vis, afin de placer dessous l'objet dont on veut mesurer l'épaisseur- on la tourne de nouveau pour abaisser son extrémité inférieure jusqu'au contact du corps soumis à l'épreuve , sans balottement de l'appareil. On observe encore le trait de division du cadran qui coïncide avec la ligne verticale fixe. Le nombre et la fraction de tours que la vis doit faire pour passer du premier contact au second, donnent, en fraction du pas, dont la longueur est connue, l'épaisseur du corps proposé.

i3. La seconde propriété générale de la matière , essen- Impënétratielle à son existence, est l'impénétrabilité , qui s'oppose à ce que tout autre corps puisse pénétrer dans le lieu qu'elle occupe. D y a des corps dont le mélange parait occuper un volume moindre que la somme de leurs volumes primitifs , ce qui semblerait indiquer une pénétration. Par exemple , dans un tube long et étroit , fermé par un bout , on verse d'abord de l'eau , puis on le remplit avec de l'alcool -, bouchant ensuite ce tube avec le doigt, on le retourne à plusieurs reprises pour opérer le mélange des deux liquides , et l'on remarque une diminution très sensible du volume total. Mais ce fait et d'autres faits semblables , ne prouvent pas que la matière soit péné trahie -, ils résultent de ce que les corps sont réellement formés de

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parties matérielles qui ne se touchent pas , et dont les intervalles peuvent être occupes par d'autre matière-, car si telle n'était pas leur constitution intérieure , il serait impossible d'expliquer plusieurs phénomènes généraux , tels que la dilatation des corps par la chaleur , leur contraction par le froid ou par une pression mécanique , et l'augmentation considérable de volume qu'une matière liquide paraît subir lorsqu'elle se transforme en fluide élastique. Porosité. i4- Outre les deux propriétés générales que nous avons énoncées, les corps en possèdent d'autres, mais qui ne leur sont pas tellement essentielles qu'on ne puisse les en concevoir dépourvus. Telle est la Porosité, car, outre les faits qui viennent d'être cités, il en est d'autres qui démontrent plus directement encore que les corps de la nature sont composés de parties non contiguès , laissant entre elles des intervalles plus ou moins apparents. Ainsi une peau laisse échapper par ses pores du mercure qu'elle contient, lorsqu'on la comprime suffisamment. On peut, par la pression ou par tout autre moyen , manifester l'existence de l'eau dans les pores de certains bois. Les substances minérales elles-mêmes, dont la constitution paraît si différente de celle des corps organisés , ont des pores : on distingue à la vue simple ceux de la pierre meulière , de la pierre ponce, de la pierre à filtrer. Lorsqu'on plonge dans l'eau une pierre connue sous le nom fthydrophane , on voit se dégager en bulles l'air qu'elle contenait , et que l'eau remplace dans des cavités invisibles , en sorte que le poids de l'hydrophane se trouve augmenté. Un grand nombre de pierres de construction éclatent ou se fendillent à l'époque des grands froids , par )a congélation de l'eau dont elles sont imbibées.

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i5. La Divisibilité , ou la propriété dont jouissent tous Divisibilité, les corps de pouvoir être subdivises en parties très petites , est encore regardée comme une propriété générale , mais non essentielle , de la matière. On peut donner un très grand nombre d'exemples de divisibilité. Un grain de carmin, Quantité de matière colorante à peine visible, communique sa couleur à une quantité d'eau dix millions de fois plus grande , et peut par conséquent se diviser en plus de dix millions de parties. L'or et l'argent ont une ductilité telle , qu'ils peuvent être réduits en feuilles assez minces pour que cinquante pouces carrés ne pèsent pas un grain , et Ton peut cependant concevoir ces feuilles partagées en on très grand nombre de petites parties. Dans le tirage à la filière , on est parvenu à obtenir, avec une partie d'or de la grosseur d'un dé à jouer, un ûl d'argent d'une longueur de cent lieues , doré dans toute sa longueur-, en aplatissant ce fil , on en fait un ruban recouvert d'or sur toute sa surface, et qu'on peut couper en quatre lanières de même longueur , on peut ensuite diviser ces lanières en dixièmes de millimètre , ce qui donne trente-deux milliards de parties d'or visibles , en comptant les deux faces de chaque parcelle.

Mais tous ces exemples ne sont pas comparables à la divisibilité de la matière qu'on observe dans les animaux microscopiques , trop petits pour être aperçus à l'oeil nu, et dont on ignorerait l'existence sans la découverte de certains instruments d'optique , et cependant il faut concevoir que ces animaux se nourrissent , et qu'ils ont conséquemment des organes. Enfin , ce qui est au-dessus de toute comparaison , c est la divisibilité des substances odorantes : une très petite portion de musc peut fournir des particules

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odorantes à l'air quî se renouvelle autour d'elle pendant plusieurs années -, il est évident que si Ton pouvait isoler une de ces particules , elle serait plus petite que ce qui peut être soumis à notre observation.

Atomes 16. La divisibilité des corps peut donc être poussée assez

indiYisiblw. . . ,

loin pour que les dernières parties qui en résultent échappent à nos sens. Cette division peut-elle être indéfinie? C'est ce que Ton ne saurait admettre : car les propriétés chimiques des particules seraient nécessairement altérées par des changements survenus dans leur forme et leur grosseur -, or, de ce que Ton ne remarque jamais aucune altération dans ces propriétés , on peut conclure qu'il y a certaines dimensions de la matière au-dessous desquelles il est impossible de la réduire.

On ignorera peut-être toujours les dimensions absolues des atomes matériels indivisibles-, cependant on pourra N * dire , dans certaines circonstances , qu'il y autant de ces

particules dans un poids donné d'une certaine substance , que dans un autre poids d'une autre espèce de matière. Par exemple, il est très probable que deux volumes égaux d'oxigène et d'hydrogène , soumis à la même pression , contiennent le même nombre de molécules , et que les masses ou les poids des atomes indivisibles de ces deux espèces de matière, sont entre eux comme 1 6 est à i . On est obligé d'admettre, en Chimie, qu'il existe des rapports invariables entre les masses des atomes ou dernières particules des corps -, cette science fournit même les moyens de déterminer les valeurs numériques de ces rapports. Mobilité. 17. La Mobilité et l'Inertie sont encore deux propriétés générales des corps , corrélatives l'une de l'autre. On entend par la première, qu'un corps peut être en mouvement ou

en repos; par la seconde, que lorsqu'il passe de l'un à l'autre de ces ëtats , ce changement est l'effet d'une cause? étrangère, et ne peut jamais être produit par la matière elle-même. Le Mouvement est l'état d'un corps qui occupe successivement des lieux différons dans l'espace -, il peut être absolu ou relatif. Lorsqu'un système de corps se meut de telle manière que ses différentes parties restent aux mêmes distances , ces parties sont en repos relativement les unes aux autres , mais le système a un mouvement absolu* Si le mouvement est partage par l'observateur, et si les pointa réellement fixes sont très éloignés de lui, le système lui semble immobile -, et lorsque quelques-uns des corps changent de distance , il ne juge que de leurs mouvements relatifs, comme s'il faisait abstraction du mouvement commun. .

U n'y a pas de repos absolu dans la nature. Tous les corps, à la surface de la terre, sont animés d'un mouvement de rotation autour de son axe ; ce mouvement se combine avec un autre beaucoup plus rapide, celui de translation autour du soleil -, et le soleil lui-même n'est pas immobile, il est emporté dans l'espace, ainsi que son système planétaire, avec une vitesse au moins égale à celle de la terre dans son orbite. Tous les mouvements que nous aurons l'occasion d'étudier ne seront donc que relaitife , mais tout ce que l'on pourra conclure à leur égard leur serait applicable s'ils étaient absolus (§ a3)«

18. L'Inertie est une propriété évidente dans les corps inertie, en repos. On ne la conçoit pas aussi facilement dans les corps en mouvement , car beaucoup de faits tendent à (aire croire que le mouvement d'un corps ne peut persister ; mais en étudiant avec soin les mouvements qui s'opèrent à I. *

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la surface de la terre, on reconnaît que les retards et les destructions qu'ils éprouvent sont dus à certains obstacles • et l'on acquiert la conviction qu'ils continueraient d'exister, si ces obstacles pouvaient être écartés. Une des causes qui s'opposent à la durée du mouvement est le frottement -, on peut diminuer de plus en plus son influence en polissant les surfaces des corps frottants, et l'on voit alors le mouvement durer plus long-temps ; mais on peut détruire entièrement cet obstacle. Une autre cause retardatrice est la présence , dans l'espace où les corps se meuvent , d'un fluide qui doit être déplacé aux dépens des quantités de mouvement imprimées à ces corps. Il paraîtrait que les corps célestes se meuvent dans un milieu qui n'offre pas de résistance, puisqu'on n'a remarqué aucune altération dans les lois de leurs vitesses , depuis les plus anciennes observations astronomiques dont on ait conservé la tradition ; quoi qu'il en soit , la persistance de ces lois peut être considérée comme une preuve de l'inertie des corps en mouvement.

Équilibre. l9- ®n donne le nom de force à toute cause qui peut faire passer un corps de l'état de repos à celui de mouvement , ou produire l'effet inverse . Lorsqu'un corps , quoique sollicité par plusieurs forces, reste cependant en repos , on dit que ce corps est en équilibre. On conçoit que le repos du corps , dans ces circonstances , exige que les intensités des forces, leurs directions et leurs points d'application satisfassent à de certaines conditions. La Statique, dont la connaissance est supposée dans le cours de Physique actuel , a pour objet de rechercher les relations nécessaires à l'équilibre. En partant de l'axiome que deux forées sont égales lorsqu'elles maintiennent au repos un

point matériel , qu'elles sollicitent dans deux sens opposés , et en admettant que les distances qui séparent les différentes parties d'un corps , restent invariables , quelles que soient les forces qui lui sont appliquées , les données de la statique peuvent toutes être représentées par des lignes et des points. Les questions que cette science se propose ne sont alors que des problèmes de pure géométrie , et leurs solutions ont toute la rigueur des démonstrations mathématiques. Mais il ne faut pas perdre de vue qu'elles reposent sur le principe abstrait de Tin variabilité de forme des corps solides , sous l'action des forces -, or il n'en est pas ainsi dans la nature , et il peut exister telles circonstances où les changements de forme des corps sollicites produiraient des états d'équilibre que la Statique géométrique ne saurait prévoir, ou qu'elle n'étudierait que très imparfaitement.

?o. La Mécanique j ou la science du mouvement, s* occupe de deux genres de questions : celles où l'on se donne des forces pour chercher les lois des mouvements qu'elles doivent produire -, et celles où , connaissant les mouvements produits, il s'agit de découvrir les forces auxquelles on peut les attribuer. Ces problèmes généraux peuvent être traités rationnellement, en partant de deux principes empruntés à l'expérience , savoir : l'inertie et la proportionnalité des forces aux vitesses (§ a3). Toutes les lois du mouvement se déduisent en effet de ces deux principes , considérés comme des axiomes, soit par le raisonnement., soit par l'analyse mathématique. Nous ne citerons de la Mécanique rationnelle , qui est l'objet d'un autre Couis , que quelques propositions indispensables pour l'étude de la Physique.

aO COURS DE PHYSIQUE.

Les propriétés générales que nous venons de parcourir pouvaient être facilement définies. Mais les corps jouissent encore d'autres propriétés , moins évidentes ou plus cachées , qu'il n'est possible de concevoir d'une manière complète qu'après avoir passé en revue tous les phénomènes qu'elles occasionent, soit pour constater leur existence, soit pour rendre compte des anomalies qu'elles présentent, ou des modifications qu'elles subissent, lorsqu'on les étudie successivement dans différents corps» Telles sont : la Pesanteur et l'Attraction , la Compressibilité et l'Élasticité. On peut considérer les leçons suivantes comme ayant pour but principal de démontrer que toims les corps sont pesants et s'attirent mutuellement, qu'ils sont tous compressibles et élastiques.

Mouvements uniformes. — Forces instantanées. Masses. Vitesses — Mouvements varies. Forces continues. — Force centrifuge. — Pesanteur. Machine d'Atwood. Pendule. — Poids et densités

ai. Une force peut agir sur un corps, ou dans un MowtnÊni instant inappréciable, ou constamment et d'une manière «niforme continue. Dans le premier cas , la force est dite instan-

mouvement que Ton appelle uniforme, et qui est tel , que le corps parcourt toujours le même espace dans le mémo temps. On donne le nom de vitesse ou rapport de l'espace parcouru divise' par le temps employé* , ou , en d'autres termes , à l'espace parcouru dans l'unité de temps » quantité invariable pour le même mouvement uniforme. Une force instantanée ne peut imprimer qu'un mouvement rectiligne , car en vertu de l' inertie , le corps lance' en ligne droite ne saurait par lui-même s'écarter de cette direction. Un mouvement curviligne ne peut résulter que d'une force agissant d'une manière continue dans des directions variant sans cesse , ou d une résistance altérant à chaque instant le mouvement imprimé par «ne force instantanée.

Il y a trois choses à considérer dans un mouvement uniforme : l'espace , le temps et la vitesse -, quantités d'espèces différentes qui doivent être rapportées a diverses unités , pour qu'on puisse comparer les nombres qui les représentent, e étant le rapport de l'espace parcouru à l'unité de longueur , t celui du temps employé à l'unité de temps , la vitesse v , d'après sa définition , sera donnée

par l'équation y = - , d ou e =5 vt ; c'est-à-dire que l'espace est égal à la vitesse multipliée par le temps employé à le parcourir. On pourrait aussi représenter la vitesse et le temps par des lignes -, l'espace serait alors égal en nombre à la surface du rectangle dont ces lignes seraient les côtés.

Masses. aa. Lorsqu'une même force instantanée agit successivement sur différents mobiles, elle ne leur imprime pas à tous la même vitesse-, ou bien, il faut généralement des forces d'intensités différentes pour faire acquérir à ces mobiles la même vitesse. S'il arrive cependant que , dans ces circonstances , deux corps reçoivent de la même quantité de force un même mouvement uniforme , on dit que leurs masses sont égales. Si ces deux corps sont d'une même espèce de matière, l'égalité de leurs masses, ou plutôt celle des forces qui les ont ébranlées , entraîne celle de leurs quantités de matière , ou des nombres de particules indivisibles dont ils sont formés -, c'est ce qui n'a plus lieu lorsque ces corps sont de substances différentes. Dans tous les cas les rapports des masses des corps sont définis et se mesurent , par les rapports des quantités de force de même nature qui peuvent imprimer à ces corps des mouvements de même vitesse. On ne fait que répéter cette dé-

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finition, la seule exacte, du mot masse, lorsqu'on dit que les forces instantanées sont proportionnelles aux masses quelles animent d'une même vitesse.

On conçoit que le choc des corps puisse servir à comparer les forces qui ont déterminé leurs mouvements , et par suite, à mesurer leurs masses. Lorsque deux corps se mouvant en sens contraire , ou l'un vers l'autre sur la même ligne droite, et avec la même vitesse, restent immobiles après le choc, les forces qui les ont tirés primitivement de Tétat de repos étaient évidemment égales; d'où Ton conclut que ces corps ont des masses égales. Si deux corps A etB, reconnus de masses égales par l'essai précédent , et animes d'un mouvement commun , sont rencontres par un troisième corps G, se mouvant en sens contraire avec la même vitesse , et que Tenet du choc soit le repos des trois corps , il est évident que la force dépensée pour faire mouvoir le troisième , était double de celle qui a poussé chacun des deux premiers *, d'où l'on conclura que la masse de C est double de celle de A ou de B.

23. On ne peut voir, à priori, ce que deviendrait la vitesse d'un corps , si la force instantanée qui agit sur lui augmentait ou diminuait -, ou bien , quel est le rapport de deux forces capables d'imprimer a un même mobile deux vitesses différentes. Mais l'expérience et l'observation indkraexit que les forces sont proportionnelles aux vitesses qu'elles imprimeraient à une même masse. Le fait constamment observé , que les mouvements relatifs de plusieurs corps ne sont pas changés, lorsqu'on imprime à tout leur système un mouvement commun plus ou moins rapide , ne peut s'accorder avec aucune autre loi que celle de la proportionnalité des forces aux vitesses.

du "orces ^*n** 9 ^eUX wrce8 "Dpriroaot des vitesses égales à

des masses différentes , sont entre elles comme ces masses -, et deux forces donnant des vitesses différentes à des masses égales, sont proportionnelles aux vitesses. U est aisé de conclure de ces deux propositions, que deux forces F,F', imprimant respectivement à deux masses M , M', des vitesses V et V1, sont entre elles comme les produits MV, M^'. Le produit MV, auquel on donne le nom de quantité de mouvement, peut donc servir de mesure à la force F i si cette force agissait sur une masse M', différente de M , elle lui imprimerait une vitesse V, qui serait donnée par

requation MV=M'V, d'où V'=^.

Telles sont les lois des mouvements uniformes dus à l'action des forces instantanées. Ce genre de mouvement s'observe surtout dans des circonstances où des forces artificielles sont mises en jeu. Quant aux forces naturelles, elles agissent d'une manière continue sur les corps , et prennent le nom de forces accélératrices.

Mouvement» a5# Une force acc<^™trice peut agir, ou constamment variés, avec la même intensité à toutes les époques du mouvement qu elle imprime à un mobile, ou avec des intensités variables. Dans le premier cas elle est dite force accélératrice constante, et le mouvement est uniformément varié. La vitesse d'un mobile soumis à l'action d'une force continue , change à chaque instant ; pour se faire une idée exacte de cette vitesse, il faut concevoir qu'à une certaine époque la force accélératrice cesse d'agir -, le corps se mouvra alors d'un mouvement uniforme , plus ou moins rapide, suivant l'époque que Ton considère j c'est la vitesse de ce mouvement uniforme qui représente la vitesse ac-

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quise par le mobile au moment où Ton a supposé que l'action de h force était suspendue. On conçoit que le calcul puisse donner la valeur de cette vitesse , sans qu'il soit nécessaire d'arrêter la force pour la connaître.