TRADUCTEUR

L'application de la Physique aux arts mécaniques prend chaque jour plus d’extension, el ce développement , réagissant sur la science à laquelle il est dû , nécessite une étude sans cesse plus approfondie des propriétés des corps. Le temps n’est pas éloigne où la pratique ne voudra plus foire un pas sans être éclairée par la théorie, où le plus simple entrepreneur de constructions n’emploiera plus que des matériaux dont il connaîtra bien la force et les différentes qualités.

Parmi les savans étrangers qui se sont occupés des recherches et des expériences relatives aux propriétés des corps, M. Tredgold est un de ceux qui paraissent avoir eu plus particulièicment en vue de se mettre à la portée d’un

vj AVERTISSEMENT DU TRADUCTEUR.

plus grand nombre de lecteurs. Si nous avons réussi dans la traduction de son ouvrage sur Y Art de chauffer et d’aérer les édifices publics , etc . , que nous venons de publier, on aura déjà une idée avantageuse de la clarté avec laquelle il sait présenter l’explication des sujets qu’il traite. Son Essai sur la Force de la Fonte nous a paru avoir le même mérite , et nous nous sommes décidé d’autant plus volontiers à foire passer aussi cet ouvrage dans notre langue, qu’il n’a été jusqu’à présent publié en France aucun traité où le même sujet ait reçu des développe meus proportionnés à son importance.

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PRÉFACE

Je lue suis proposé en composant cet Ouvrage de donner au publie un Traité pratique. qui lui manque sur la force du fer coulé. L’utilité et l’importance d’un pareil travail seront appréciées par ceux qui considéreront les conséquences sérieuses qui peuvent résulter des vices dans l’emploi de cette matière. On s’en sert pour les supports principaux des églises, des théâtres, des manufactures, des magasins; pour les ponts , les toits, les planchers, ainsi que pour les parties qui reçoivent le mouvement dans les machines plus puissantes. SL,, par suite d’un défaut de force , il vient à manquer en quelque endroit , cet accident arrivera très probablement au moment où scs conséquences seront les plus sérieuses. Jo crois donc pouvoir dire, sans exagérer l’importance de l’objet de cet Ouvrage, que s’il .est ùn sujet qui exige plus qu’un autre le secours de la science, c’est l’emploi des supports en fer de fonte.

Les grandes améliorations qui ont eu lieu dans la fabrication du fer sont sans doute principalement dues aux avantages particuliers qu’on tire de l’emploi de ce métal dans les parties de la Grande-Bretagne où sont placées les mines et les manufactures, et l’immense quantité qui s’en

Vllj PRÉFACE.

consomme dans ces provinces, est une des meilleures preuves de son utilité et de sa valeur.

L’efiet de ces améliorations a été de permettre aux fabricans de diminuer le prix du fer, et cette diminution a été assez grande pour qu’on puisse , aujourd’hui , employer ce métal au lieu des bois étrangers , dans plusieurs parties importantes des bâtimens et des machines, en ne dépensant que très peu d’argent de plus, tandis qu’on obtient une augmentation considérable en solidité et en durée. Cependant l’emploi du fer ne convient pas toujours. Si l’on voulait , par exemple , que le froid en hiver , et la chaleur en été , ne pénétrassent pas dans une maison , il n’en faudrait pas construire entièrement en fer le toit ou toute autre partie considérable ; car il serait difficile de trouver une autre matière propre à cet objet, qui se laissât pénétrer par la chaleur avec autaut de rapidité que ce métal. Mais il est encore plus imprudent d'élever des murs eu briques pesantes ou en pierres , sur des supports de bois , si sujets à dépérir et si facilement détruits par le feu; et cependant près de la moitié des maisons de Londres sont en partie supportées par des poteaux de bois. Si l’on emploie le bois pour prévenir les tassemens dans les fondations dont le sol est mou ou irrégulier , le bois se détruit , et il arrive des tassemens plus dangereux que ceux qu’il était destiné à prévenir (i); dans tous les cas semblables,

le fer pourrait être employé avec succès.

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(i) Voyez Kapicr’s Supp. lo Encyc. bvil. art. Slone Masonrv, parag. Co.

PRÉFACE

Si l’on examine avec soin l’état actuel des arts mécaniques, on se convaincra, je pense , que l’on n’étudie pas assez les propriétés physiques et mécaniques des corps. Si cette étude était suivie, si elle faisait partie de l’éducation du jeune artisan; c’est-à-dire s’il était préparé par un cours régulier d’études expérimentales sur la nature et les propriétés des matériaux, ses progrès dans un art quelconque ne seraient- ils pas rendus beaucoup plus faciles? L’expérience, lente dans ses leçons, procure au praticien quelques connaissances dans cette matière; mais ce sont des connaissances bornées à quelque objet particulier, et qui font mitre des préjugés en faveur de certaines choses et de certains modes d’opérer. L’idée d’une histoire mécanique qui appartient à Bacon (1) et que Diderot a cherché à réaliser dans l’Encyclopédie, n’est pas aussi propre à remplir l’objet qu’il avait en vue, qu’un cours bien entendu d’expériences sur la nature , les formes et les propriétés des matériaux , appuyé d’explications sur la manière de les employer dans les arts. On a déjà beaucoup fait en Chimie ; mais une école expérimentale de la Science mécanique reste encore à établir.

Je me bornerai à ce peu de mots sur le manque de recherches expérimentales des propriétés mécaniques des corps, et je vais maintenant faire connaître au lecteur la nature de l’Ouvrage que je recommande à son attention , et que de nouvelles expériences continuées pendant une année entière, et une grande suite de recherches m’ont permis d’améliorer.

(0 Of the advanccmcnt of Lcaming. Book II, Bacon'* Works.

PREFACE

Cet Ouvrage est divisé en onze sections.

La première section contient, sous le titre d'iulroduction, des remarques sur les qualités et l’usage du fer coulé ; on y fait connaître les précautions qu’exige son emploi . Elle est suivie de trois Tables étendues qui épargneront le plus souvent , dans la pratique, des calculs longs cl pénibles.

La sccoruie section explique l’arrangement et l’usage des Tables qui la précèdent , et le nombre des exemples familiers a été beaucoup augmenté dans cette édition.

C’est un fait commun et bien connu, qu’une poutre uniforme ne se trouve pas également chargée dans toutes ses parties, et que l’on peut en réduire les dimensions de manière à diminuer eu même temps et la charge et la dépense en matière.

La troisième section, fait voir la valeur du fer coulé employé comme support ; on y décrit Içs formes qui conviennneut à dilférens cas particuliers.

La quatrième section contient une explication à la portée de tout le monde, sur les formes qui présentent le plus de force pour les sections des poutres; ou y explique la manière de construire les pièces ou vertes, et l’on y fait connaître la meilleure forme à donner aux arbres tournans carrés ou cylindriques. Une attention convenable à ces deux dernières sections mettra le jeune praticien en état de se tenir en garde contre quelques erreurs communes , quand il voudra employer les matériaux dont il y est question .

La cinquième section est entièrement consacrée à des expériences sur la fonte; on trouvera qu’elle contient, outre mes propres expériences , la presque totalité

PRÉFACE. X

Je celles qui ont clé publiées par J’autres écrivains. Celles que j’ai faites dans le dessein d’établir des règles propres à servir dans la pratique, l’ont été en considérant le sujet sous un point de vue différent de celui sous lequol l’envisageaient les auteurs des expériences antérieures; point de vue plus convenable pour l’exécution pratique ; point de vue qui montre que l’on peut avoir toute confiance dans ma théorie sur la force des matériaux , en se renfermant dans de justes limites, et qu’au-delà de ces limites les matériaux ne doivent jamais être employés pour porter des charges dans quelque construction que ce soit (i). 11 serait bien à désirer que l’on fît quelques expériences exactes sur l’extension des corps , quand la pression excède la force élastique ; puisque par ce moyen on pourrait découvrir quelque chose d’important sur la ductilité de la matière; et que ces expériences jetteraient peut-être quelque lumière sur la nature et l’arrangement des dernières molécules des corps.

J’ai ajouté à ccttc section un grand nombre de nouvelles expériences pour montrer la force relative du fer de différentes qualités, et de plus sept expériences nouvelles sur la torsion , faites par MM. Bramah. Je la termine par le résultat de mes propres observations sur la relation qui existe entre l'apparence de la fracture et la force de la fonte telle que l’établissent les expériences.

(1) C’est principalement au docteur T. Young que nous devons nos idées sur la nécessité d’avoir cgar.l à la pression qui produit line «Itération permanente, Nat. l’hil. , vol. I, p. 1 4 f ■ J’ai trouvé dans son estimable Ouvrage, des secours inappréciables pour la composition de mon Essai.

PRÉFACE

xij

La sixième section , entièrement neuve, contient des expériences sur le fer malléable et sur d’autres métaux. L’effet du martelage et la diminution de force par la chaleur y sont soumis a des expériences *, on y indique la cause qui fait que les fers anglais sont, pour certains usages, inférieurs aux fers de Suède.

Dans la septième section j j’ai fait voir comment on déduit quelques-unes des règles les plus utiles dans la pratique des premiers principes que fournit l’expérience. J’ai suivi , dans la recherche de ces règles , une marche un peu différente de celle des autres écrivains, et j’ai évité d’employer le calcul différentiel (i). J’y ai examiné divers cas

(i) J'ai évite le calcul des fluxions & cause de la manière obscure dont scs principes sont expliques par les auteurs que j’ai consultes sur ce sujet. Je ne saurais me faire à l’idée qu’un des termes d’une proportion doive s'évanouir pour obtenir tin résultat correct; ce ne peut pas être un bon raisonnement; je n’en suis pas moins persuadé , mais par d’autres raisons, que les conclusions auxquelles on arrive sont exactes. Si la doctrine des fluxions était dégagée des termes obscurs de limites, de rapports, d’accroissemens qui s’évanouissent, 4 etc. , elle n’offrirnit réellement pas de grandes difficultés. Si l’on représente l'accroissement d’une quautité variable par une progression (comme on l’a fait article 2^9, scct. XI), cbacnn des termes de cette progression, h l'exception du dernier , répond ce que l’on a nommé une fluxion ; et la somme de la progression est semblable ;i une flucntc. Une fluxion est donc la vitesse d’aacroissement d’une quantité variable qui va en augmentant, ou la vitesse de décroissement d’une variable qui va en diminuant; dans la supposition que l’on prend la vitesse en un point quelconque et qu’on la considère comme étant uniforme. Mais quand vous vous servez de celte vitesse uniforme pour représenter une vitesse accélérée; et quand vous dues que le rapport de r es vitesses s’approche

PHÈFACE.

nouveaux, et fai fait quelques additions à la théorie de la résistance ; le lecteur trouvera des exemples dans la partie où je traite de la force des poutres ( depuis l’art. 77 jusqu’à l’art. 85 * ) , de leur inilexion ( art. 90 à g 3 f ) ,

d’un rapport d’ égalité comme de sa limite, tandis que l’espace ou le temps mis à le parcourir va en diminuant jusqu’au point d’évanouissement . il doit m’ètrc permis de refuser mon assentiment h votre doctrine, car il est clair que le rapport exact d’égalitc ne peut s’obtenir que lorsque l’espace décrit est nul , et que par consc'qucnt il ne saurait, en bonne logique, être employé pour comparer les espaces engendrés quand ils deviennent d’une grandeur finie.

Rebinset Maclaurin ont fait voir que leurs raisonnemens étaient d’accord avec la pratique des anciens géomètres, mais pour donner de l’importance à leurs théories , ces géomètres employaient une méthode subtile et métaphysique, plutôt que de faire iugénucmenl l’aveu que leurs calculs n’étaient que des essais approximatifs; il n’existe maintenant aucune raison pour continuer h les imiter. La science de l’étendue, ou la géométrie, est complètement distincte de celle des nombres ou de l’analyse. Le mélange qn’on en a fait et qui a été commencé par les anciens , a nui à Inné et à l’antre; il est inutile de rechercher comment les anciens géomètres en étaient arrivés à croire que la doctrine des nombres et celle de l'étendue reposaient sur des principes communs; mais dès l’entrée du cinquième livre d’Euclide , il faut dire adieu h la Géométrie pure; et dans le reste de l’ouvrage, l’antcor a souvent recours b une méthode métaphysique plus propre & forcer le consentement qu’à convaincre le jugement ; et la même méthode se retrouve dans la plupart des livres des plus anciens géomètres. En négligeant la Géométrie pure on a ouvert une ample carrière à un grand étalage de science. Je sais reconnaissant envers les amis obligeans qui ont pris quelques peines pour redresser mes idées sur ce sujet; ils verront que j’ai profité jusqu’à un certain point de leurs observations.

PRÉFACE

<le la pression sur les poutres (art. 96 à io4), ainsi que dans les neuvième et dixième sections.

La huitième section traite de la force de résistance à la pression latérale et de son application à quelques cas particuliers.

La neuvième section a rapport à la force et à la roideur pour résister à la torsion , et à l’application qu’on en doit faire dans la construction des machines.

La dixième section traite de la force des colonnes, de» piliers, des liens; on y trouve quelques nouveaux exemples. Il peut être utile de remarquer que les méthodes les plus savantes de l’analyse ont été appliquées aux mêmes sujets par Euler, la Grange, et d’autres mathématiciens, sans arriver à des résultats plus exacts, plus simples ou plus commodes dans la pratique.

Dans la onzième section , j’ai considéré la résistance des poutres à une force d’impulsion. On trouvera dans cette section plusieurs règles importantes et des exemples de leur application aux ponts, aux parties qui donnent le mouvement aux machines, etc. On y verra aussi quel avantage il y a à employer des poutres en fer.

A la suite de la onzième section on a placé une table étendue des propriétés de divers matériaux, et. d’autres données d’un usage fréquent dans les calculs. Cette table rangée dans l’ordre alphabétique, a été fort augmentée pour cette édition; elle peut servir à appliquera différentes sortes de substances les règles données dans cet Ouvrage sur la force de la fonte.

J’ai ajouté à la fin de cette table une note sur l’action chimique qu’exercent quelques corps sur la fonte. Elle sera lue avec intérêt par oeux qui emploient ce métal

PREFACE

dansdes situations où il se trouve exposé aTâctîon de l’eau de nier, •••ri r. - • •

On s’apercevra , en général , que les exemples ont été choisis dans la vue d’expliquer les applications des règles dans la pratique, et de bien faire connaître au lecteur les limites et les précautions qu’il est nécessaire d’observer. Il est de fait que le défaut d’instruction dans ce genre a souvent décrédité la théorie dans l’esprit de quelques personnes, lorsqu’elles n’auraient dû accuser que celui qui en avait fait une fausse application.

On trouvera, je l’espère, dans cet Ouvrage , très peu de choses de quelque importance qui ne soient pas appuyées de raisons suffisantes. J’ai quelquefois été forcé de m’arrêter dans mes développemem , afin d’y faire entrer le moins de mathématiques possible ; de semblables omissions devront être excusées par le lecteur , jusqu’à ce qu’une plus grande instruction dans les mathématiques soit devenue commune dans la classe des artisans; j’espère que cette époque n’est pas bien éloignée.

Je serai très reconnaissant •envers toute personne qui voudra bien me communiquer quelque expérience ou quelque observation propre à confirmer ou à rectifier les résultats de mon travail.

J’ai été aussi sensible que je le devais , à l’accueil que le public a fait à mon Ouvrage, accueil qui m'a promptement fourni l’occasion de lui offrir tous mes remer-

cimens. J’en dois particulièrement à MM. Braraah et à M. Bevan , aux premiers pour les échantillons et les détails d’expériences qu’il m’ont donnés, et à M. Bevan pour les corrections qu’il a faites à des fautes d’impression.

PRÉFACE

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Je travaille h donner une seconde partie à cet Ouvrage; j’y traiterai de la force des tuyaux , des chaudières , etc. ; des chaînes pour résister à l’impulsion et à la pression ; des ponts suspendus et des autres ponts en fer; des pièces moulées pour les toits, les ponts, les moulins, et les machines.