RESISTANCE DE L AIR A LA CHUTE DES CORPS

plus grande que les projectiles sont plus gros ; la résistance de Tair au mouvement du projectile se fait d'autant moins sentir, que le rapport de sa masse à sa surface est plus considérable.

Lorsqu'un corps tombe dans l'air , son mouvement s'accélère , mais pas autant que s'il tombait dans le vide, en raison de .la résistance qu'il éprouve de la part de l'air. A mesure que sa vitesse augmente, la résistance de l'air augmente aussi; son mouvement s'accélère donc de moins en moins, puisque l'excès de son poids sur la résistance diminue constamment. On peut même reconnaître que la vitesse du corps ne peut pas dépasser une certaine limite ; cette vitesse limite est celle pour laquelle la résistance de l'air serait égale au poids du corps. On voit en effet que, si le corps arrivait à avoir cette vitesse, la force qui tend à accélérer son mouvement serait mise en équilibre par celle qui tend à le retarder, et qu'en conséquence le mouvement resterait uniforme. La vitesse limite dont nous parlons sera d'ailleurs d'autant plus petite que, sous une môme masse, le corps présentera une plus grande surface à l'air. C'est par ces considérations qu'on peut se rendre

Fig. 391.

Fig. 302.

compte de la manière dont fonctionnent les parachutes, à Taide desquels on peut se laisser tomber d'ane grande hauteur, sans qu'il

en résulte le moindre accident. Le parachute est un appareil qui a exactement la forme d'un grand parapluie, et qui supporte à sa partie inférieure un panier dans lequel on peut se placer. Lorsque le parachute est fermé, fig. 394 , il peut tomber avec une grande vitesse ;mai8 lorsqu'il est ouvert, fig. 392, il présente une très grande surface à l'air, et, malgré le poids qu'il supporte, il ne peut prendre qu'une vitesse très modérée. Si le parachute, avant de s'ouvTir, a pris une vitesse un peu grande, cette vitesse diminue aussitôt qu'il vient de s'ouvrir, en raison de la résistance de l'air qui, l'emportant sur le poids total de l'appareil, ralentit son mouvement.

§ 332. Aetioii du gonYemail dans le mouvement d'un ■avire. — Le gouvernail, que l'on adapte à la poupe d*un navire, a pour objet de donner au mouvement de ce navire telle direction qu'on veut. Ce n'est autre chose qu'une surface plane, disposée verticalement, et mobile autour d'un de ses côtés verticaux, qui fait fonction de charnière. Pour faire tourner le gouvernail autour de cette espèce de charnière, on agit sur un long levier qui est fixé horizontalement à sa partie supérieure, ou bien sur une roue vertir cale, munie de poignées sur tout son contour, qpi est placée sur le pont du navire, et dont le mouvement de rotation se communique au gouvernail.

Admettons que le liquide sur lequel se meut le navire soit en repos, que la force qui est appliquée à ce navire tende à le faire mouvoir dans le sens de sa longueur, et que son mouvement doive s effectuer dans ce sens pendant un certain temps, sans changer de direction. On devra placer le gouvernail de manière que ses deux faces soient dans la direction même de l'axe du navire, et par conséquent du mouvement dont il est animé. Mais, si l'on veut qu'à un moment donné le navire prenne une autre route, que sa proue se dirige, par exemple, adroite du point vers lequel elle était dirigée jusque-là, on fera tourner le gouvernail de ce même côté, fig. 393.

Fig. 393.

Le mouvement du navire se continuant comme il avait lieu dans l'instant d'auparavant, le gouvernail éprouvera de la part du liquide

PROPULSION DES NAVIRES A L'aIDE DE RAMES, ETC. 473

une pression perpendiculaire à sa surface, pression qu'il n'éprouvait pas avant qu'on lui eût donné sa nouvelle position. Cette pression agit sur le navire avec lequel le gouvernail fait corps, et l'oblige k tourner dans le sens voulu. Lorsque l'axe du navire a été ainsi amené dans la nouvelle direction qu'il doit prendre, on replace le gouvernail comme il était précédemment, et le mouven)ent s'effectue en ligne droite, jusqu'à ce qu on agisse de nouveau sur le gouvernail.

Le mouvement d'un navire a souvent lieu dans des conditions moins simples que celles que nous venons de supposer. La force qui le fait mouvoir n'agit pas toujours dans le sens du mouvement qu'on veut lui donner; c'est ce qui a lieu la plupart du temps, par exemple, lorsque le navire est poussé par le vent. De môme le liquide dans lequel s'effectue le mouvement est souvent animé luimême d'une certaine vitesse, dont la direction est différente dé celle que doit prendre le navire ; il en résulte que la résistfmce, que le liquide oppose au mouvement du navire n'agit pas suivant son axe. Si le navire, dans de telles conditions, n'avait pas de gouvernail, il se déplacerait en ne suivant «généralement pas le chemin qu'on veut lui faire suivre. A l'aide du gouvernail, en le faisant tourner, soit d'un côté, soit de l'autre, on développe une nouvelle force provenant de la pression qu'il supporte de la part du liquide; et l'on fait en sorte que cette nouvelle force, en se combinant avec celles dont nous venons de parler, donne au navire le mouvement qu'on veut lui faire prendre.

Le gouvernail d'un navire n'est qu'une imitation de la queue des poissons, qui leur sert à se diriger à volonté d'un côté ou d'un autre ; il leur suffit pour cela de la dévier de sa position naturelle, en la , portant un peu à droite ou à gauche.

§ 333. Propnlsioii des iiaYlres A Talde de rames 9 de roues 9 ou d'héllees. — Les r^mes, dont on se sert pour produire et entretenir le mouvement d'un bateau, sont des leviers droits ayant leur point d'appui sur les bords du bateau. L'une des extrémités de chaque rame plonge dans l'eau, tandis qu'un homme assis dans le bateau, le dos tourné à la proue, tire l'autre extrémité vers lui. En agissant ainsi sur la rame, il la fait tourner autour de son point d'appui, et par suite l'extrémité qui plonge dans l'eau s'y met en mouvement, en allant de la proue à la poupe. Ce mouvement de la rame développe une résistance de la part du liquide : cette résistance est une force qui lui est appliquée, et qui est dirigée en sens contraire de son mouvement, c'est-à-dire de la poupe à la proue. La rame se Crouve ainsi soumise à l'action de deux forces parallèles et

UlU PBINCIPES RSLATirS AU MOUVEMENT DES FLUIDES.

de môme sens, dont Tune est due à Taction de l'homme qui la manœuvre, et Tautre à la résistance que le liquide oppose à son mouvement, âes deux forces, agissant aux deux extrémités de la rame, donnent une résultante égale à leur somme, appliquée au point où cette rame s'appuie contre le bateau ; c'est donc cette résultante qui semble être la force qui agit sur le bateau, pour entretenir son mouvement. Mais, pour peu qu'on y réfléchisse, on reconnaîtra que l'homme ne peut exercer avec ses mains une force de traction sur l'extrémité de la rame, qu'autant qu'il appuie en même temps ses pieds contre le bateau, de manière à lui appliquer une pression égale et contraire à cette force de traction ; la force développée par la contraction de ses muscles fait que son corps fonctionne comme un ressort qui aurait été comprimé, et qui, en cherchant à se détendre, exercerait des pressions égales et contraires snr les corps avec lesquels il serait en contact par ses extrémités. L'action de | l'homme sur*la rame détermine bien, au point où elle s'appuie contre i le bateau, une pression égale à la résultante dont nous avons parlé , il n'y a qu'un instant ; mais elle donne lien en même temps à une pression en sens contraire, exercée par ses pieds. En définitive, le bateau n'est soumis qu'à la différence de ces deux forces, différence qui est précisément égale à la pression que la rame éprouve de la part du liquide dans lequel elle se meut : c'est cette force seule qui tend à accélérer le mouvement du bateau.

Ce résultat auquel nous venons d'arriver s'obtient d'ailleurs immédiatement, si l'on ne s'inquiète pas de savoir comment la rame est liée au bateau, ni par quel moyen elle est mise en mouvement. La résistance que l'eau lui oppose est évidemment la seule force extérieure qui agisse sur le bateau, et qui puisse être regardée comme étant la force motrice tendant à augmenter sa vitesse.

Lorsqu'une rame a tourné d'une certaine quantité autour de son point d'appui, elle ne se trouve plus dans une position convenable pour continuer son action. Alors l'homme qui la manœuvre abaisse l'extrémité qu'il tient dans ses mains, pour élever en même temps l'autre extrémité et la faire sortir de l'eau ; puis il fait tourner la rame autour de son point d'appui, en sens contraire de celui dans lequel elle avait tourné précédemment, et il l'introduit de nouveau dans l'eau pour recommencer son action. C'est en donnant à la rame une série de mouvements alternatifs, tels que celui que nous venons de décrire, qu'elle peut agir pendant un temps quelconque pour entretenir le mouvement du bateau. Dans ces mouvements successifs, Textrémité de la rame qui est hors du bateau marche tantôt de la proue vers la poupe, tantôt de la poupe vers la proue. Dans

PROPULSION DES NAVIRES A l'aIDE DE RAMES, ETC. U15

premier cas, elle est plongée dans l'eau ; dans le second, elle est rs de Teau, et se meut dans l'air.

La pression que la rame éprouve de la part de i'eaa est d'aunt plus grande qu'elle rencontre le liquide sous une plus grande rface et avec une plus grande vitesse. C'est afin de ne pas avoir lui donner une vitesse trop considérable, pour produire une action nvenable sur le bateau, qu'on élargit la partie qui doit plonger ns l'eau, en ne lui conservant que l'épaisseur nécessaire à sa so- Lité. On obtient, par cet accroissement de surface, le même effet li aurait pu être produit par une augmentation de la vitesse; mais manoeuvre de la rame en est rendue plus facile. Pour qu'un bateau marche convenablement, à l'aide de rames, faut qu'il y en ait un nombre pair qui agissent, moitié d'un côté, oitié de Tautre. Sans cela, les impulsions que le liquide transmet i bateau, par l'intermédiaire des diverses rames, donneraient lieu une résultante qui serait trop éloignée d'être dirigée suivant son :e, et il tendrait constamment à se détourner de sa route, par itede l'action oblique de cette résultante. § 334. Pour faire marcher un bateau de grande dimension au oyen de rames, il faudrait en employer un grand nombre, ce qui itrainerait des incoi^vénients de plus d'un genre, surtout pour des »yages un peu longs. Dans ce cas, on remplace les rames par des ues à palettes, fig. 394, auxquelles on donne un mouvement de

Fig. 394.

tation au moyen d'une machine à vapeur : c'est ce qui constitue s bateaux à vapeur. Les roues sont au nombre de deux, une de laque côté du bateau ; elles sont montées aux deux extrémités un arbre horizontal, qui traverse le bateau perpendiculairement sa longueur, et qui reçoit un mouvement de rotation de la maline à vapeur. Les palettes de ces roues fonctionnent absolument ^mme des rames. Lorsqu'elles sont à la partie inférieure de la

/i76 PRINCIPES RELATIFS AU MOUVEMENT DES FLUIDES.

circonféreiice qu'elles décrivent, elles plongent dansTeau, etmar client de la proue vers la poupe; elles sortent ensuite de l'eau, e se meuvent dans l'air en sens contraire, pour revenir plonger dat l'eau, et s'y mouvoir de la même manière que précédemment. Cfr la pression que l'eau exerce sur les palettes immergées qui constue la force motrice appliquée au bateau, et tendant à accroitres vitesse.

§ 335. Depuis quelques années, on s'est beaucoup ocapé fi' remplacer les roues des bateaux à vapeur par des hélices. Poa' nous rendre compte du mode d'action de ces hélices, auiquelle: on a donné des formes très diverses, imaginons qu'un bateau r^ muni d'une vis, dont Taxe, placé horizontalement, soit dirigé (bsi le sens de la longueur du bateau ; concevons de plus que cette^^ pouvant tourner autour de son axe, dans des collets fixés au bateau soit engagé dans un écrou solidement maintenu dans une posii^ invariable par rapport au sol environnant. Si l'on fait lournerla^^ elle marchera dans l'écrou, et entraînera le bateau avec elle. LV, lice qu'on adapte à un bateau est une véritable vis, qui fonction» d'une manière analogue à celle dont nous venons de parler; ei n'y a de différence qu'en ce que l'écrou fixe est remplacé par le» dans laquelle l'hélice tourne. Cette eau, qui, fait fonction décret ne reste pas immobile comme l'écrou qu'elle remplace; mai^u résistance qu'elle exerce sur les surfaces inclinées de l'hélice» communique pas moins au bateau un mouvement de progressif qui est d'autant plus rapide que l'hélice tourne plus vite.

Mg. 395.

L'hélice A, fig. 395, se place à Parrière du bateau, verssapaf'