DES OUTILS. DES MACHINES. BU «TBAVAIL MECANIQUE

9. Dès les temps les plus reculés on a employé, pour les constructions, les appareils auquels on a donné le nom de machines simples : le levier, soutenu en un point, pour soulever les fardeaux ; la poulie, le treuil tournant autour d'un axe fixe, soutenu en deux points, pour les élever verticalement; le plan incliné, soutenu par trois points fixes au moins, et le double plan incliné, le coin, base de tous les outils tranchants. Ces machines simples modifient la grandeur et la direction du mouvement qu'imprime le bras de l'homme.

Non seulement on a imaginé ainsi des dispositions très convenables pour multiplier en un point donné les efiforts du travailleur., mais on a appris aussi à diminuer les résistances pour que la force de l'homme produise l'effet le plus considérable.

La construction des temples, des palais, des tombeaux, qui semble avoir surtout occupé l'attention des sociétés humaines, dès leurs premiers pas dans la civilisation, exige l'emploi de lourds matériaux. Ces énormes blocs de pierre, traînés péniblement

hors des lieux où les avait déposés la nature , et attestant la grandeur du constructeur de ces édifices, excitent encore l'étonnement de la postérité, longtemps après qu'ont été oubliés et le but de presque tous ces monuments, et le nom de leur fondateur. Pour mouvoir ces lourdes masses il a fallu différents degrés de force, suivant les connaissances mécaniques qu'ont pu posséder les ouvriers employés à leur transport. Car, dans une semblable opération, l'énergie du moteur nécessaire dépend entièrement des diverses circonstances dans lesquelles l'opération se trouve faite : c'est ce que montrera parfaitement l'expérience suivante, rapportée par Rondelet {Art de bâtir).

Elle fut faite sur une grosse pierre de taille du poids de i,080 livres.

Pour traîner cette pierre sur une surface horizontale de même matière, grossièrement taillée, il a fallu une force de traction égale à 788 livres.

La même pierre, traînée sur des pièces de bois, a exigé une force de 652 livres.

La même, posée sur une plate- forme de bois, et traînée sur du bois, a exigé 606 livres de force ; mais après avoir savonné les deux surfaces de bois qui glissaient l'une sur l'autre, il n'a fêdlu qu'un effort de 182 livres.

Cette pierre, posée sur des rouleaux de 3 pouces de diamètre, et mise en mouvement sur une surface de même matière, n'a exigé qu'un poids de 34 livres.

La même, roulant sur des pièces de bois, a cédé

à un effort de 28 livres ; et lorsque les rouleaux étaient placés entre deux pièces de bois, 22 livres suffisaient.

Il résulte de cette expérience, que pour traîner une pierre sur un sol de niveau, ferme et uni, il faut employer en force un peu plus des 2/3 de son poids ; les 3/S si la surface de tirage est en bois, 5/9 si le mouvement est fait bois sur bois ; et si Ton savonne les deux surfaces de bois, il ne faut plus que 1/6. Mais si Ton fait usage de rouleaux, il faudra, lorsqu'ils seront placés immédiatement entre la pierre et le sol, un peu plus de la trente-deuxième partie du poids, et la quarantième partie s'ils roulent sur du bois ; enfin, s'ils roulent entre deux surfaces unies, comme du bois, il ne faudra qu'environ la cinquantième partie même du poids pour opérer le mouvement. Ainsi, à chaque petit accroissement de science, à l'utile invention de chaque nouvel outil, le travail corporel de l'homme éprouve une diminution sensible. Celui qui imagina de porter la pierre sur des rouleaux inventa un outil qui quintupla sa force ; celui qui conçut le premier l'idée d'employer du savon ou de la graisse devint aussitôt capable de mouvoir, sans un plus grand effort, un poids au moins trois fois plus lourd qu'il ne le pouvait auparavant.

10. Des outils. — Pour chaque espèce de fabrication, en raison du travail à effectuer et de la nature de la substance sur laquelle on opère, on a dû inventer un outil particulier, d'une disposition telle qu'on puisse, avec son aide agir convenablement sur la matière à

travailler : c'est ainsi qu'on a inventé le marteau pour travailler le fer, l'aiguille pour coudre les étoffes, la navette pour les tisser, etc.

Par suite d'une longue pratique et de l'ingéniosité des ouvriers chargés de les employer, bien des outils sont devenus des appareils assez complexes, ne pouvant être fabriqués que par des mains expérimentées. Tels sont, par exemple : les scies à main de diverses formes, disposées en raison du genre de travail à effectuer ; les rabots, formés d'une pièce de bois dans lequel est encastré un ciseau en fer, ne dépassant que d'une très petite quantité la semelle, de manière à n'enlever que de petits copeaux de bois sans faire éclater les fibres, et par suite, permettant facilement au menuisier d'obtenir des surfaces plates.

l \ . Babbage donne l'exemple d'un petit outil qui peut servir à montrer le genre de perfectionnement que l'expérience permet d'apporter à chacun d'eux, et l'extrême utilité de ces améliorations.

L'art de couper le verre avec le diamant a reçu un perfectionnement d'une grande importance. Dans la méthode que l'on suivait auparavant, le diamant se plaçait dans un petit cercle conique en fer ; avec cette disposition, l'apprenti vitrier trouvait beaucoup de difficulté à se servir de son instrument d'une manière sûre, et ce n'était qu'au bout de sept ans d'apprentissage que les ouvriers étaient censés assez adroits pour être employés tous indifféremment à ce travail. Ceci tenait à la difficulté de trouver l'angle précis sous lequel le diamant coupe, et de le guider sur le

verre suivant rinclinaison convenable, une fois cet angle trouvé. Un nouvel outil a permis d'économiser toute cette perte de temps et de verre détruit pour apprendre l'art de couper le verre. Le diamant est fixé dans une petite pièce carrée de cuivre, une de ses arêtes étant à peu près parallèle à un des côtés du carré. Un ouvrier exercé tient cette arête du diamant serrée contre une règle, et essaie ainsi, en usant à chaque fois à la lime le côté du cuivre, jusqu'à ce qu'il ait trouvé que le diamant forme un trait net sur le verre. Alors le diamant et sa monture sont fixés sur une petite tige semblable à un crayon, qui est facilement tenue dans les doigts. De cette manière, le premier venu peut appliquer de suite l'arête taillante à son angle convenable, pourvu qu'il tienne le côté du cuivre pressé contre la règle ; et quand même la tige qu'il tient dans sa main dévierait un peu de l'angle voulu, il n'en résulte point d'irrégularité sensible dans la position du diamant, et le trait est manqué très rarement.

C'est un fait singulier que cette dureté relative du diamant suivant ses diverses inclinaisons. Un ouvrier expérimenté, dans le jugement duquel j'ai beaucoup de confiance, m'a rapporté qu'il avait vu aiguiser un diamant pendant trois heures avec de la poudre de diamant, sur une meule de fonte, sans qu'on lui fit éprouver la moindre altération, tandis que ce même diamant, une fois son plan d'inclinaison changé par rapport à la surface aiguisante, eut son arête affilée très rapidement.

12. On doit toujours tenir compte de la supériorité d'un outil sur un autre pour effectuer un même travail. Supposons qu'il s'agisse de fendre le tronc noueux d'un arbre pour en faire du bois à brûler : quelle différence dans les quantités de temps dépensées à ce travail, suivant l'outil employé pour l'exécuter ! La hache ou la cognée diviseront le tronc en petits morceaux, mais avec une dépense considérable du temps de l'ouvrier ; la scie remplira le même objet plus promptement et plus complètement ; le coin agira en moins de temps encore, et remplacera la scie avec avantage.

13. Les arts présentent plusieurs opérations où une troisième main serait très utile à l'ouvrier, et, dans ce cas, des outils ou des machines de la plus simple construction viennent à son aide. Tels sont les étaux de différentes formes, où l'objet à travailler est saisi et tenu en place au moyen d'un pas de vis ; ce genre d'outil est employé dans tous les ateliers. Un exemple plus frappant encore se rencontre dans l'art du cloutier. Certaines espèces de clous, par exemple ceux dont on garnit les semelles des gros souliers, doivent avoir des têtes d'une forme particulière qui se font à l'étampe. L'ouvrier tient à la main gauche la petite tige de fer rouge dont il fait ses clous ; de l'autre il frappe avec son tranchet le bout de ce fer sur un seul point, en coupe la longueur convenable, et, sans la détacher, la place à peu près d'équerre sur le reste de la tige ; puis il la fait entrer dans un trou pratiqué dans une petite enclume por-

tative. Celle-ci est placée directement sous un marteau lié à une pédale, et qui porte sur sa surface inférieure l'empreinte de la forme de tête demandée ; de sorte que, dès que Touvrier a façonné à peu près la tête avec son petit marteau à main, il abandonne la pédale avec le pied, et fait tomber le gros marteau qui achève la tête. Un autre coup, produit par un second mouvement de la pédale, chasse le clou fini du trou où il était tenu. Si l'ouvrier ne se servait pas ainsi de son pied comme d'une troisième main, il serait probablement obhgé de donner deux chauffes à ses clous.

14. Un autre exemple de la substitution des outils à la main de l'homme, exemple heureusement moins général que les précédents, c'est celui où ils servent à faciliter le travail des individus privés, par naissance ou par accident , de quelques-uns de leurs membres : telle est la fabrique ingénieuse de souliers à la mécanique, que nous devons au génie fécond de Brunel. Ceux qui ont eu l'occasion de la visiter ont dû y remarquer une foule d'opérations où l'ouvrier est mis en état d'exécuter sa tâche avec précision, sans que la perte d'un bras ou d'une jambe le gêne aucunement. A Liverpool il existe un exemple semblable, à l'Institution des aveugles : une machine à faire des ceintures au métier occupe les aveugles qui demeurent dans cet établissement, et l'on dit qu'elle a été imaginée par ime personne aveugle eUe-même. On pourrait encore citer d'autres exemples d'inventions destinées à l'usage, à

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ramusement, à rinstruction des personnes de la classe aisée; affectées d'incommodités semblables. Ces triomphes d'adresse et d'habileté méritent notre admiration de toutes manières, soit qu'il aient pour but d'adoucir les justes regrets causés par des accidents ou par des imperfections naturelles, soit qu'ils procurent au riche de l'occupation et des connaissances, ou qu'ils soient destinés à soulager le pauvre, déjà assez tourmenté par le besoin et la misère.

15. Machines. — Si l'on analyse les opérations accomplies pour une fabrication industrielle quelconque, on voit manifestement qu'il s'agit toujours pour le travailleur, et qu'il ne peut s'agir, que d'exercer un certain effort le long d'un chemin déterminé, en raison de la nature de cette opération. Ces deux éléments, effort sur une certaine longueur, chemin parcouru d'une nature déterminée, sont précisément ceux que les machines ont pour objet d'effectuer plus économiquement que par le travail direct de l'homme, et de manière à réduire par suite dans une proportion très grande les frais de fabrication.

En principe, une machine complète offre le moyen de faire mouvoir par l'action des puissances naturelles l'outil même que l'ouvrier maniait à la main, ou une dérivation simple de cet outil.

Ceci suIGt pour faire comprendre le butdes machines opératrices, essentiellement formées de l'outil opérateur qui les termine, d'une succession de machines simples agissant l'une sur l'autre par dents, articulations, courroies, etc., servant à transmettre le mouvement

de proche en proche, depuis le premier organe qui est mis en mouvement par une force, jusqu'à Toutil.

Cette conception sommaire de la machine s'éclaircira par les développements que nous donnerons plus tard. Nous n'insisterons pour le moment que sur les transformations qui se rapportent à la force motrice.

Quels que soient les organes mécaniques qui transmettent le mouvement, comme le levier, le tour, le coin, il est démontré que leur emploi ne crée aucune nouvelle force, quel que soit leur mode de combinaison ; qu'au contraire il y a toujours une perte notable qui résulte du frottement et d'autres causes accidentelles. De plus, il a été prouvé par l'expérience que, dans l'application, tout ce qui est gagné en temps est perdu en force. Ces deux principes, depuis longtemps mis hors de doute, ne peuvent se graver trop profondément dans l'esprit. Mais en nous tenant dans les limites du possible, nous sommes encore, nous espérons le prouver, en possession d'un champ de découvertes inépuisable et d'avantages, but de l'habileté du mécanicien, qui peuvent acquérir un immense développement, en contribuant au perfectionnement, à la richesse et au bonheur de l'espèce humaine.

16. Revenons un instant sur le second principe énoncé ci-dessus ; son évidence est bien facile à constater, et c'est néanmoins sur son établissement au début de la science mécanique, que reposent les plus grands progrès de l'enseignement de celle-ci, rendue

de nos jours simple et facile, grâce aux travaux de Poncelet.

Lorsqu'on élève d'un mètre un poids de 1 kilog., Teffort est, bien évidemment, constamment de 1 kilogramme, tout comme quand on l'élève à deux mètres ; mais l'effet utile, mais le travail, ce qui se paye comme on l'a très bien dit, est évidemment double dans le second cas : c'est le produit de l'effort par le chemin parcouru, pour lequel on a créé l'unité du kilogrammètre, toutes les forces pouvant être évaluées en kilogrammes et les longueurs en mètres.

C'est cette quantité qui demeure constante, sauf les pertes dues aux frottements, d'un rouage à l'autre de la machine. Le chemin parcouru et la force peuvent changer à chaque instant, mais leur produit, le travail demeure toujours constant. Ce sont ces variations d'efforts et de chemins, que le bras de l'homme guidé par son intelligence accomplit sans presque s'en apercevoir (après un long apprentissage toutefois le plus souvent), que les machines ont pour but d'accomplir de manière à transformer presque gratuitement les matières premières en objets utiles pour nos besoins et nos plaisirs.