Hygromètre de LeaUe \.,... SS

375 Applieations dn froid dû à Pérapotatioii 539

376 Dit nvagea 540

377 Dalaplvie.... t 541*

378 Dalaneige : 544

TABLE DBS IfATlEREÇ. XIX

3;g De la rosée ... 54>

38o Da refroidissement des corps avant la rosée 547

38i Pn nyonnement nocturne. . . . ^ «... 549

3i^ De la gelée blanche ^ ^ . . 55o

383 Effets divers çrodaits par le rayonnement nocturne 55 1

Dev brouillards. . . ; \ 55a

FIN DC la table des MATIERES.

COURS

PREMIERE I.EGOIV.

Sciences physiques. ^- But et progrés de la Physique. ^- Pro* priëtës générales des corps. — Étendue. Mesure des longueurs. — Impénétrabilité. Porosité. — Divisibilité. — Mobilité. Inertie. — Forces. Équilibre.

I. La Physique 9 considérée sous un point de vue général , embrasse Tétude de la nature entière , c'est-à-dire la description des êtres et des corps , leurs propriétés différentes ou semblables , leurs actions réciproques , enfin tous ]es phénomènes qu'ils présentent, et les lois qui régissent ces phénomènes. Mais Faccumulation des connaissances que rhomme a acquises sur ces objets dîversy et principale^ ment 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 êtres org€fcnisésy 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 étude comprend : la Zoologie et la Botanique , qui s'occu- I. I

2 COURS DE PtlTSlQUV.

pent de classer les êtres , TÂnatomie , qui les décrit et les compare *, enfin la Physiologie , qui cherche à dëfinir les différentes parties d'un éltre organisé et les modifications que leur font éprouver les agens extérieurs.

La Physique gënéi^le, ainsi réduite à T étude des phénomènes indépendans du principe de la vie, a éprouvé une autre simplification par la séparation des phénomènes célestes j qui forment une science à part. Il est bon de remarquer à ce sujets que si le premier partage était motive sur la lenteur inévitable des progrès de la science des Etres, cette dernier^ soustraction se fonde au contraire sur la marche plus rapide de FAstronomie.

Enfin la Physique « restreinte à Tétude des phéno- .«é». ;aorg««i,» .. .««..,». » »ba™» el„ en trois sciences partielles : la Géologie y comprenant la Mi-' néralogie, s^occupe de classer les corps inertes dont le globe est composé*, la Chimie, ou «n quelque sorte TAnatomie inorganique, les décompose et étudie les lois de leuris combinaisons *, enfin la Physique proprement dite, ou la science particulière dont nous devons nous occuper, considègre spéeialement les propriétés générales des corps et les phénomènes qui, n^«Qtrainant pas de changemens perinanens dans leur composilion intime, paraissent dépendre de plusieurs agens universels, dont il faut rechetcher les lois et la définition.

Les progrès que toutes ces sciences font séparémeht, 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 F^former en quelque sorte la science générale de k, Nature. Déjà plusieurs d'entre elles travaillent pour ainsi dire sur le même terrain *, leurs points de contact et de fusion se nmltipljent tous les jours , et il devient de plus en

plus difficile d'établir entre elles des lignes de démarcation bien déterminées, et qu'elles ne puissent franchir.

La- Physique et la Chimie présentent surtout cette diffi^ culte. 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 inappt'éciables. 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 que le frottement, le contact et les combinaisons chimiques , donnent lieu à des développemens d'électricité , de chaleur et de lumière, dont on ne peut se dispenser d'étudier les lois pour connaître complètement le rôle de ces agens dans les phénomènes naturels.

a. Mais c'est que la Physique proprement dite n'est plus But limitée aujourd'hui à la part trop restreinte que lui assigne je^^ia le partage successif des sciences naturelles . Les progrès plus y *»<i"«rapides qu'elle a faits, dégagée qu'elle était de la complication des phâiomènes organiques et chimiques , • ont agrandi sa tâche et reculé son but. Il ne s^agit plus seule- * ment y 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. II faut maintenant découvrir les lois réelles qui régissent les phénomènes , et ensuite là 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 y aucune commu^ nauté d'origine. Ce sont : la Pesanteur universelle, ou Faction à distance de la matière sur la matière \ la cause unique des phénomènes de la Lumière, de la Chaleur-, de l'Électrîcité et des combinaisons chimiques -, enfin , la Vie , ou le principe de Téxistence 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 Teipérience 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 uiie grande part, elle doit s'aider de l'analyse mathématique, qui seule peut rendre le raisonnement infaillible.

Les empiétemeus que la Physique fait tous les jours sur les sciences voisines , et la créjition 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 difiiérentes • 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 là ■ Chaleur, de TElectricité, 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'Electricité. Et il est aussi devenu impossible de maintenir séparées trois des quatre 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 Tévidence, 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 serontque des corollaires ou des chapitres particuliers. Tel est le J)ut 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- Lois venu dans l'état d'un corps-, c'est un mouvement ou l'effet ^"^" d'un mouvement dont il faut trouver la cause. Pour j parr venir, 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 généra* lement entre deux élémens de nature différente. Telles sont, par exemple, les lois suivantes : des corps pesans tombant de la même hauteur, acquièrent une même vitesse*, le volume d'un gaz est en raison inverse de la pression qu'il supporte ', des volumes égaux de différons 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 Expériei^ce phénomènes , car ils sont le résultat d'une complication obeéWatioq. 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 là force particulière que Ton veut étudier, \jart de V expérience , qui consiste a isoler autant que possible chaque couple de force et d'ef-> fet, est alors d'un puissant secours au physicien. Ijobservation^ qui consiste à étudier les phénomènes , tels quMls se présentent naturellement et avec toute leur complication ,

conduit plus rarement à la connaissance des lois qui rëgi»— sent •es phclnoménes. Mais il y a bien des circonstances où Tobseryation est le seul guide que le physicien ait à sa disposition. Quelquefois , à défaut de Texpërience , on peut recourir à Yanalogie^ pour en tirer des inductions plus ou moins probables sur Tidentitë des causes *, mais on n'obtieat pas de cette manière des résultats aussi précis. Théortec 5. Lorsque les lois trouvées empiriquement peuvent être p ysiques. ^j^^yj^gg ^^ nombres, on y applique le 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 et 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 exact». 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 6. Mais on conçoit que toutes les lois qui composent une matique. théorie physique puissent n'être que les corollaires d'une loi unique *, or la découverte de cette loi ne peut être que r<Bavre du raisonnement, et c'est ici que l'analyse mathématique devient indispensable. En partant d'une des hypothèses particulières sur la cause générale , auxquelles la connaissance de tous les phénomènes semble conduire, le géomètre traduit cette hypothèse en langage algébrique.

Les fonnules analytiques i^ultant de cette traduotion doin»t d'abord comprendre exactement toutee les lois empi^ riques indiquées par Texpërience, Mais cette première épreuve ne suffit pas* 3i Thypothèse posée est la cause réelle de la classe de phénomènes qu'on a en vue» elle doit Bon-aeuleinent expliquer tous les* faits connue) mais encore en indîqaer d'autres que le physicien n'aurait pas aperçus*, ^ si ces fûts nouveaux indiqués par la théorie mathématique sont nombreux, s'ils sont complètement vérifiés par l'expérience , il en résultera des preuves irrécusables de la réaKtd de l'hypothèse qpi aura servi de point de départ. Cette seconde épreuve est seule décisive.

Les géomètres se sont occupés depuis long-temps de ce gssvpe de recherches, et la Physique mathématique , dont nous noas contenterons par la suite d'.âioiicer les principaux résultats .) possède déjà d'importantes théories, Pb^ «buis» telles que la théorie analytique delà Qialeur, celle des ocNcpa élastiques et des ph^aodOEiènes capillaices, la théo^ rie de VElectriçité statique, k la sur&QS des» QQrpa èondnCK teuds , celle de l'Électro-Dynamique, et même la thécariei uat^^^sntktique de l'aBcien Magnétisnie, n'embrassent, il est ym> qu'une faible partie des phéiiomènes d'uxie même classe. Mais 5 d'après la c(mc(^dance de leurs résul-, tats et des faits plus ou moins restreints qu'elles envisagent^ (MI doit penser qu'elles s'^ca4ref ont dans les théines mathématiquea complètes^ comme «atant de cha{M.trBS tevmiifés d'avance ; il est probable qu'elles n eipgeront alors que dea chang^Daena do définition des quantités variables qu'elle emploient, oi| que leurs calculs devront seulement être poussa plus loin^ afiq de rendre compte de l'in-i fluence de certaines causes perturbatrices. ^

La Physique comprend actueUement quatre parties principales, savoir : Texposë des propriétés générales de la matière, et l'étude des phénomènes qui dépendent de la Chaleur, de rÉlectrîcité et de la Lumière. Tel est l'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.

Étendue. 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 laThysique 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 Tunité pour apprécier cette fraction, ^ussi a-t-on divisé le mètre en décimètres, centimètres et millimètres-, mais ce mode de subdivision décimale ne saurait être poussé plus loin , parce

qu'alors la largeur nécessaire du trait qui doit marquer la division dépasserait celle des subdivisions elles-mêmes. Il Êtutdonc 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 l'effet d^un très grand hasard.

s: Voici le moyen le plus fréquemment employé , il Vemîer. peut donner la longueur cherchée , à moins d'un cinquantième de millimètre , quand ce degré de précision est jugé suffisant. Supposons que la règle qui sert à mesurer les longueurs soit divisée ea millimètres , et que l'on porte sur une autre règle 9 millimètres , dont on divisera Tensemble en 10 parties égales. Chacune des divisions de cette nou- Fie. 1. velle 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 -^ 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 facileoient, d'après cela, que pour évaluer une longueur donnée à un dixième de millimètre près , il suffira 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 zéro de la petite règle à l'extrémité même de la longueur proposée, et de compter

lO COUM DB PBTHQUE.

enfin le nombre i» de ses dmstonê qui sépare ce point de celui où l'un de ses traite parait coïncider avec un des traite de la grande règle. La longueur cherchée sera alors

( N -f^ — j millimètres, à moins d'un dixième de milli—

mètre d'erreur. La petite règle dont il s'agit porte le nomi de Vemier.

Si au lieu de 9 millimètres , portés primitivement sur le vemier, on en portait 19» 39, 89 ou 49> et qu'on divisât leur ensemble %n 20 , 3o , 4o ou 5o parties ^ales y on pourrait mesurer des longueurs à moins de ^, j^f^y ou j; de millimètre près. Mais cette diminution de Terreur à négliger a une limite physique : car les trsate ayant une certaine largeur, il arriverait que plusieurs traits successift du vemier se confondraient avec ceux de la règle, ce qui empêcherait de distinguer la véritable coïncidence. La firaction de millimètre qui indique l'approximation ne saurait donc ét^e moindre que la largeur des traite *, c'est pour cela qu'on ne peut, ea général, pousser cette aq>proximation , dans la mesure des longueurs au moyen du vemier, au-dessous d'ua cinquantième de millimètre. Cette limite dépend au reste de l'habileté du constructeur : qudques artistes peuvent aujourd'hui tracer 100 traite de division, égaux et distincte, dans l'épaisseur d'un millimètre y un d'eux était même parvenu à porter ce nombre à 4oo.

Comparateur 9* Lorsqu'on a pour objet d'apprécier la diflEérence de deux longueurs qui passent pour être égales, de deux mètres étalons, par exemple, on peut en^loyer le Corti'* parateur, dont la précisiou est beaucoup plus grande que celle du vemier. La pièce principale de cet instrument est

PIUBMIBRE LEÇOII. II

vax leyier coude 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. a. grande que Fautre ; son extrémitë libre se meut au-dessus d'un petit arc fixe, divisé en cinquièmes et dixièmes de millimètre^ eUe porte elle-même une petite plaque di-* TÎsëe , &isant fonction de vemier par rapport à Tare immo« bile. 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 Textrémité 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 avec une loupe le trait de division de l'arc fixe, pour lequel il J a coïncidence avec un des traits du vernier. Une autre règle substituée à la première , dont elle doit différer très peu, occasionera un petit déplacement du vemier, que Ton évaluera facilement en cherchant de nouveau les traits de division qui coïncident. En divisant le déplacement trouvé par lo , ou par le rapport des deux bras du levier, on aura la différence des deux règles comparées. On pourra donc ainsi estimer facilement ime différence de longueur d'un cinq-centième de millimètre.

lo. On emploie très fréquemment la 'vis pour mesurer Vis microdes longueurs et pour les diviser en parties égales-, c'est le moyen le plus parfait que Ton connaisse. Lorsqu'une vis est bien exécutée , le pas a précisément la même longueur dans toute son étendue-, si l'on tourne cette vis d'un tour entier , on fait avancer l'écrou de la longueur du pas *, mais si l'on adapte à la tête de la vis une plaque circulaire dont

la COURS DE PHYSIQUE.

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 l'écrou de ^ 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 II* C'est ainsi que l'on trace lès divisions sur les règles et les verniers : l'écrou faisant marcher la longueur à diviset, le style qpà creuse les traits reste constamment FiG. 3. dans un plan fixe , perpeiviiculaire à l'axe de la vis -, ou bien les objets à diviser restent fixes , c'est l'écroii mofbile qui porte le style. Les infetrumens 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 12. Pour mesurer l'épaisseur d'un corps, on peut se , servii' du Sphéromètre^ instrument imaginé par M. Cau-

choix. Il se compose d'un écrou fixe, porté sur trois pointes dont le plan est perpendiculaire à l'axe de la vis ^ celle-ci a une tête circulaire divisée en 4oo ou 5oô parties FiG. 4. égales. On place cet instrument sur un plan horizontal : il reste alors en équilibre stable sur ses trois pieds *, mais si l'on «fait tourner la vis de panière à abaisser son extrémité inférieure au-dessous du plan des trois pointes, ^ l'équilibre est rompii , et Tinstrument balotte à la moindre 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 Tinstrument est

PREMIÈRE LEÇON. l3

pkcë , sans que celui-ci puisse faire entendre le moindre baloÉÉ^ment. On détermine alors le trait de division du cadran qui aboutit à une ligne verticale tracée sur une règle graduée et fixée à Técrou. On remonte ensuite la Tis, afin de placer dessous IpRl^^ dont on veut mesurer Tépaisseur *, on la tourne de nouveau pour abaisser son extrémité inférieure jusqu'au contact du corps soumis à répreuve , sans balottement de l'appareil. On observe encore le trait de division du cadran qui coïncide avec la ligne verticale fixe. Le nonibre 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 9 Tépaisseur du corps proposé.

i3. La seconde propriété générale delà matière, essen- Impénétratielle à son existence , est l'impénétrabilité , qui s'oppose à ce que tout autre corps puisse pénétrer dans le lieu qu'elle occupe. Il 7 a des corps dont le mélange parait occuper un volume moindre que la somme de leurs volumes primitif , ce qui semblerait indiquer une pénétration. Par exemple, dans un tube long, et étroit, fermé par un bout , on verse 4'&bord de Feau , puis on le rem- . plit avec de Falcool *, bouchant ensuite ce tube avec le doigt, on le retourne à plusieurs reprises pour opérer le mélange des deux liquides , et Ton remarque une diminution très sensible du volume total. Mais ce fait et d'autres faits semblables, ne prouvent pas que la matière soit pénétrable*, ils résultent de ce que les corps sont réellement formés de parties matérielles qui ne se touchent pas, et dont les intervalles peuvent être occiipés par d'autre matière. La dilatation des corps par la chaleur, et l'augmentation considérable de volume qu'une matière

4 COUBS DE PHYSIQUE.

semblent encore n avoir aucune filiation , aucune commu^ nauté d^origine. Ce sont : la Pesanteur uniTerselIe, ou Fac* tion à distance de la matière sur la matière ^ la cause unique des phénomènes de la Lumière, de la Chaleur-, de TÉlectricité et des combinaisons chimiques -, enfin , la Vie y ou le principe de Fexistence 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 Texpérience et de Tobservation, 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 empiétemens 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 difi^érentes • 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 TËlectricité, 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'Electricité. Et il est aussi devenu impossible de maintenir séparées trois des quatre 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

PREMIERE LEÇOir. 5

sources , ont une marche commune et des propriétés identiques. Ce serait nier T 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 })ut 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- Lois venu dans l'état d'un corps ; c'est un mouvement ou l'effet

d'un mouvement dont il faut trouver la cause. Pour j parr venir, 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 élémens de nature différente. Telles sont, par exemple, les lois suivantes : des corps pesans tombant de la même hauteur, acquièrent une même vitesse*, le volume d'un gaz est en raison inverse de la pression qu'il supporte ', des volumes égaux de différens gaz simples à la même pression, étant comprimés de la même fraction de leur volume, dégagent la même quantité de chaleur-, etc.

4. n n'est pas toujours aisé de distinguer les lois des Expériei^ca phénomènes, car ils sont le résultat d'une complication obseVvatioQ. 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 là force particulière que l'on veut étudier. Uart de V expérience^ qui consiste à isoler autant que possible chaque couple de force et d'ef-^ fet, est alors d'un puissant secours au physicien. ISobser-^ i^ation^ qui consiste à étudier les phénomènes , tels qu'ils se présentent naturellement et avec toute leur complication ,

4 GOUBS DE PHYSIQUE.

semblent encore n'avoir aucune filiation , aucune commu^ nauté d'origine. Ce sont : la Pesanteur universelle, ou Faction 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 Fexistence 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 Texpérience et de l'observation, quelle que soit la science ea apparence étrangère où elles sont puisées -, et dans ceÙe 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 empiétemens 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 difi'érentes 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 rËlectricité, 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 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 Tévidence, que de ne pas reconnaître dans ces faits une tendance continuelle de ces trois théories partielles Yers un lien commun, une source unique, une théorie générale, dont elles ne seront que des corollaires ou des chapitres particuliers. Tel est le ))ut actuel de la Physique*, Toici maintenant la marche qu^elle a suivie, et qu'elle devait suivre pour l'atteindre.

3. Un phénomène est un changement quelconque sur- Lois venu dans Fétat d'un corps *, c'est un mouvement ou l'effet d'un mouvement dont il faut trouver la cause. Pour y parr venir, le physicien cherche d'ahord à découvrir les lois que suivent lès phénomènes, c'est-à-dire les relations constantes qui existent entre les causes et leurs effets, ou plus généra* lement entre deux élémens de nature différente. Telles sont, par exemple, les lois suivantes : des corps pesans tombant de la même hauteur, acquièrent une même vitesse*, le volume d'un gaz est en raison inverse de la pression qu'il supporte ', des volumes égaux de différens gaz simples à la même pression, étant comprimés de la même fraction de leur volume, dégagent la même quantité de chaleur-, etc.

4* n n'est pas toujours aisé de distinguer les lois des Expérieqco phénomènes, car ils sont le résultat d'une complication obseVvatioi^ 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 là force particulière que l'on veut étudier. Jjart de l expérience ^ qui consiste à isoler autant que possible chaque couple de force et d'effet, est alors d'un puissant secours au physicien, hobser^ uatîon^ qui consiste à étudier les phénomènes , tels qu'ils se présentent naturellement et avec toute leur complication ,

4 COUBS DE PHYSIQUE.

semblent encore n'avoir aucune filiation , aucune commu^ nautë d'origine. Ce sont : la Pesanteur universelle, ou Faction à distance de la matière sur la matière -, la cause unique des phénomènes de la Lumière, de la Chaleur-, de rÉlectricité et des combinaisons chimiques -, enfin , la Vie , ou le principe de Fexistence 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 rexpérience et de l'observation, quelle que soit la science en apparence étrangère où elles sont puisées *, et dans cetle 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.

• 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 là Chaleur, de rÉlectricité, 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'Electricité. Et il est aussi devenu impossible de maintenir séparées trois des quatre théories qui restent : le mouvement de la Chaleur occasione celui de l'Électricité-, l'Electricité développe de la chaleur et de la lumière *, la Chaleur et la Lumière émanent des mêmes

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sources, ont une marche commune et des propriétés identiques. Ce serait nier Tëvidence, 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 ])ut actuel de la Physique*, Toici maintenant la marche qu'elle a suivie, et qu'elle devait suivre pour l'atteindre.

3. Un phénomène est un changement quelconque sur- Lois venu dans l'état d'un corps*, c'est un mouvement ou l'effet ^''**" d'un mouvement dont il faut trouver la cause. Pour j parvenir, le physicien cherche d'ahord 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 élémens de nature différente. TeUes sont, par exemple, les lois suivantes : des corps pesans tombant de la même hauteur, acquièrent une même vitesse*, le volume d'un gaz est en raison inverse de la pression qu'il supporte ', des volumes égaux de différens gaz simples à la même pression, étant comprimés de la même fraction de leur Tolume, dégagent la même quantité de chaleur-, etc.

4. n n'est pas toujours aisé de distinguer les lois des Expérieqca phénomènes, car ils sont le résultat d'une complication obseWatioq. plus ou moins grande des effets simultanés de plusieurs

forces naturelles. H faut savoir discerner dans l'effet général la part qui est due à la cause ou à là force particulière que l'on veut étudier. Ij art de V expérience j qui consiste a isoler autant que possible chaque couple de force et d'effet, est alors d'un puissant secours au physicien. îjobser^ vatiorij qui consiste à étudier les phénomènes , tels qu'ils se présentent naturellement et avec toute leur complication,

ao coums de physique.

tence, soit pour rendre compte des anomalies qà^elles présentent, ou des modifications qa'elles soltissent, lorsqu'on les étudie successiTemoit dans différens corps. Telles sont : la Pesanteur et F Attraction, la Compressible lité et rÉIastidté. On peut conâdérer les leçons suÎTantes conune ayant pour but principal de démontrer çpe tous les corps sont pesans et s'attirent mutuellement, qu'ils sont tous compressibles et élastiipies.

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DEUXIÈME LEÇOH. 31

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lIouTemens uniformes*— Forces. Masses. Vitesses. — Mouvemens variés.— Force centrifuge. — Pesanteur. Machine d'Atwood* Pendule. -^ Poids et densités.

ai. Une force peut agir sur un corps, ou dans un BIouTemeDn ^' instant inappréciable , ou constamment et d'une manière '*"* ®^■'••• continue. Dans le premier cas , la force est dite instant tanée^ elle communic[iie alors «au mobile un genre de mouvement que Ton appelle uniforme^ et qui est tel , que le corps parcourt toujours le même espace dans le même temps. On donne le nom de mtesse au rapport de l'espace parcouru divisé parle temps employé, ou, en d'autres termes, à Tespace parcouru dans Tunité 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 lancé 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 cohtinue dans des directions variant sans cesse, ou d'une résistance altérant a chaque instant le mouvement imprimé par une force instantanée.* n j a trois choses à considérer dans un mouvement

23 COi;ftS DE pqtsiquï:.

uniforme : l'espace, le temps et la vitesse-, quantités d'espèces différentes qui doivent être rapportées à diverses mutés , pomr qa'on puisse comparer les nombres qui ^es refvésentent. 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 f^, d'après sa définition , sera donnëe

p^ rëquation v =i - ^ d'où e = p^,* c'est-à-dîre que

l'espace est ^al 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 ^;al en nombre à la surface du rectangle dont ces lignes seraient les côtés.

aa. Lorsqu'une même force instantanée agit succès^vçment sur diffërens mobiles , elle ne leur imprime pas à tous la même vitesse^ ou bien, il faut génér^ement des forces d'intensités différentes pour iàire acquérir à ces mo- Inlçs la même vitesse. S*il arrive cependant que y dans-ces cùoonstances, deu^ corps reçoivent de la même quan-r tité de force un même mouvement uniforme, on dit que leurs masses sont égales. Si ces deux corps $ont d'ima ni^e eqpèce de matière, l'égalité de leurs masses, ou plutôt celle des forces qui les ont ébranlées, entraîne çç)Ie de leurs quantités de matière , ou des noipbres de pfurticales indivisibles dont ils sont formés ^ c'est ce qui n*$^ plus lieu lorsque ces corps sont de substances différeqtes. 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 mouVemens de même vitesse. On ne &it ^e répéter cette définition, la seule exaete. du mot

IISIIXIÈME LEÇOBI. %i

masse j lorsqu'on dit que les forces insiantanées sont proportionnelles aux masses {fuselles animent d'une même ^vitesse.

On conçoit que le choc des corps puisse servir à comparer les forces qui ont déternûiié leurs mouTcmeas, et ptr jsuite y à naesurer leurs masses. Lorsque deux corps se mouvant en e&os contraire ^ ou l'un vers Tautre sur la même ligue droite , et avec la même vitesse , restent immobiles après le choc, les forcer qui les ont tirés primiti* vement de l'état de repos étaient évidemment égalés *, d'où l'on conclut que ces corps ont des masses égales. Si deux corps A et B, reconnus de masses égales par l'essai précédent 9 et animés d'un mouvement commun , sont rencontrés par on troisième corps C, se mouvaat en sens contraire avec la même vitesse 9 et que Teffet du choc soit le repos des trois corps 9 il est évident que la ibrce dépensée pour &ire 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 bu de B.

a3* On ne peut voir 9 à priori j ce que deviendrait la vitesse d'un corps 9 si la force instantanée qui agit sur lui augmentait ou diminuait '9 ou bien 9 quel est le rapport de deux forces capables d'imprimer à un même mobile deux vitesses différentes. Mais l'expérience et T observation indiquent que les forces sont proportionnelles aux'vitesses quelles imprimeraient à une jméme masse. Le fait constamment observé, que les mouvemens relatif de plusieurs corps ne sont pas changés 9 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.

24 COtmS DE PHTStQVB.

Maum a4« Ainsi, deux forces imprimant des vitesses ëgales s

dos forooft*

des masses différentes y sont entre clks comme ces masses ; et deux forces donnant des vitesses différentes à destinasses égales, sont proportionnelles aux vitesses. Il est aise de conclure de ces deux propositions , que deux forces F, F\ imprimant respectivement à deux masses M , M', des vitesses V et V', sont entre elles comme les produits MV, M'Y'. Le produit MV, auq[uel on donne le nom de quan-^ tité de Tnouuementj peut donc servir de mesure à la force , F ^ si cette force agissait sur une masse M', différente de M, elle lui imprimerait une vitesse V, qui serait donnée par

réquation MVrrrMV, d'où V'='^.

Telles sont les lois des mouvemens uniformes dus à Faction des forces instantanées. Ce genre de mouvement s^ observe surtout dans des circonstances où des forces ar* tificielles sont mises en jeu. Quant aux forces naturelles , elles agissent d'une manière continue sur les corps, et prennent le nom Ae forces accélératrices, MouTMuens a5. Une^force accélératrice peut agir, ou constamment 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 diteybrce accéléra--

, trice 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 mou* vra alors d'un mouvement uniforme , plus ou moins rapide, suivant l'époque que l'on considère -, c'est la vitesse de ce mouvement uniforme qui représente la vites&e ac--

DEUXIEME LEÇON. sS

f/uise par le mobile au moment où ron a suppose que la force ëtait suspendue. On conçoit que le calcul puisse ,

donner la valeur de cette vitesse , sans qu^il soit nécessaire d'arrêter Faction de la force pour la connaître. ^

a6. Dans le cas d'uû mouvement uniformément varié, Mouyement

•1 . ' . A - Il unifopmé-

îl est aise de voir que la vitesse croit proportionnelle- ment varié. ment au temps. Pour cela , on peut admettre que la force, auBeu d'être continue, soit décomposée en une série d'impulsions successives et très rapprochées -, ou bien , le temps étant partagé en instans infiniment petits, égaux entre eux, on peut supposer que la force agisse au commencement de chacun de ces instans pour communiquer au mobile ime plus grande vitesse , et l'abandonne ensuite jusqu'au commencement de l'instant suivant. La force accélératrice étant constante, les impulsions successives auront tontes la même intensité , et consëquemment les accroissemens de vitesscf qu'elles occasioneront seront égaux. La vitesse totale , qui est la somme de ces accroissemeqs, sera donc proportionnelle au temps.

27. n résulte de là que si p" est la vitesse acquise par le mobile, g son accroissement constant dans l'unité de temps , et f le temps écoulé depuis l'instant où la force accélératrice constante a fait sortir le corps de l'état de repos , on am'a entre ces quantités l'équation if = gr. De cette valeur de la vitesse , on déduit par le calcul , ou par des considérations géométriques, que l'espace e

parcouru est donné par la formule e = ^— . Ainsi , dans un ^

mouvement uniformément varié, la vitesse croît proportionnellement au temps , et l'espace parcouru comme le carré du temps.

Voici deux conséquence» ImporUntes qui résultent de^ çe4 lois. Si la force accélératrice constante cessait d'agir au bout d*un temps r , le coq>s ayant parcouru d'ua mouva*

ment accéléré Tespace e =3 - — , le mouvement uniforme

qui s'ensuivrait aurait lieu en vertu de la vitesse acquise 1/ 7=: ^ , et le mobile parcourrait alors , dans le même temps T, u» espace f' s:?; i^t =s ^', qui serait coùséquemmeot double du premier. L'élimination de t eiUre

les deux équations \ s=:gty e =3 — , donne

fonuule qui donne la vitesse correspondante à un certain espace parcouru , sans qu'on soit obligé de connaître le temps employé.