Domaines complémentaires de la mécanique

Le domaine de la mécanique pure ou classique se limite aux idées de travail et d'énergie de mouvement, et pourtant l'on n'a pas épuisé par là la complexité des formes de l'énergie mécanique ; par suite la science que nous avons décrite se complète par des chapitres, auxquels correspondent des phénomènes spéciaux qui en sont l'objet.

Si nous entendons sous le nom d'énergie mécanique toute espèce d'énergie dont les transformaîions sont liées à des changements dans Vespace, nous devons nous attendre à trouver autant de formes différentes que de concepts utilisables relatifs à l'espace. En particulier il faut reconnaître un domaine de manifestations énergétiques dans la forme, le volume, et la délimilalion des plans des systèmes spatiaux : et suivant chacun de ces rapports, l'énergie présente d'autres propriétés ou se complique d'autres élémerits.

UÉnergie de forme se révèle dans le fait qu'il y a des systèmes (les corps solides ou rigides) qui gardent une figure déterminée, parce que chaque changement de forme y est lié à un travail ou à quelque autre transformation de l'énergie. Si les changements sont faibles, les systèmes donnés ont la propriété de revenir d'eux-mêmes à Tétat antérieur, dès que la contrainte qui s'exerçait a cessé : c'est ce que l*on appelle élaslicilé; on en a développé rationnel-

LES SCIENCES PHYSIQUES 1 i:i

lement et poussé très loin la tliéori(3, que l'on rattache habituellement à la physique mathématique générale plutôt qu'à la mécanique. S'il y a des changements plus importants dans la configuration du système, l'énergie de forme ou énergie élastique se change en d'autres espèces, et le retour à la figure primitive ne se réalise plus, quand on a fait cesser la contrainte.

D'autres systèmes ne possèdent pas d'énergie de forme ou n'en possèdent qu'une quantité inappréciable : les changements de figure y sont possibles sans qu'on y applique de travail, ce qui par contre devient nécessaire dans certains cas pour produire un changement de volume. Il y a ici en effet deux classes à distinguer. D'une part, les liquides ont un volume déterminé (correspondant à la figure déterminée des corps qui les contiennent) ; et des variations dans l'un ou l'autre sens — diminution ou augmentation — requièrent du travail. D'autre part, les gaz ont une énergie de volume en un seul sens, la diminution du volume exigeant seule du travail, tandis qu'ils en dépensent s'ils se dilatent. Ces corps ne peuvent subsister qu'au tant que l'existence d'une énergie opposée, comme l'élasticité des parois du vase, les empêche de disperser leur énergie de volume dans une extension spontanée. La force qui s'oppose à cette extension s'appelle pression.

Il y a enfin auxp/ans de délimitation entre les différents corps certaines quantités d'énergie qui se révèlent lorsque cette délimitation varie : la direction, dans laquelle s'exerce cette énergie, est telle que l'extension des plans de délimitation exige du travail, et ainsi, d'après la loi de conservation de l'énergie, ne peut se produire d'elle-même. Dans les cas où de l'énergie serait donnée dans une direction

opposée, elle se manifesterait en général pour faire disparaître la délimitation donnée.

Comme le siège de cette espèce d'énergie est dans les plans de délimitation ou surfaces, on l'appelle ordinairement Énergie de surface. Les phénomènes qui en dépendent se présentent très nettement dans les plans de délimitation entre les liquides et les gaz ; on les appelle phénomènes de capillarité. Ce nom étrange, dérivé de capilla — cheveu — vient de ce que sous l'action de l'énergie de surface les liquides montent dans les tubes qu'ils mouillent, et cela d'autant plus que le tube est plus étroit. Si l'ouverture du tube a la finesse d'un cheveu, on peut observer une élévation considérable, et c'est là tout ce qu'il y a de dépendance entre le nom et la chose.

La mécanique des liquides s'appelle hydromécanique, celle des gaz aéromécanique, du nom du liquide et du nom du gaz les plus connus, l'eau et l'air. La théorie de l'énergie de surface forme, sous le nom de théorie de la capillarité, une partie de la physique théorique. Avant notre temps, ces domaines scientifiques étaient considérés surtout, suivant l'idée de la mécanique classique, comme un terrain de travail (ou plus encore de jeu) à thèmes mathématiques ; dans ces derniers temps au contraire on a introduit môme là une investigation expérimentale étendue, et l'on a compris ainsi la nécessité de passer, des abstractions ou idéalisations poussées auparavant trop loin, à une considération plus exacte et plus profonde de la complexité réellement donnée.

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