CHAPITRE r

Notions élémentaires de mécanique se rapportant aux automobiles

Etat de repos ou de mouvement d'un corps. — Tout corps est à l'état de repos et ne peut modifier cet état que sous Pinfluence d'une action qui vient l'atteindre et lui fait modifier sa position initiale.

Le corps est, durant le temps pendant lequel il subit cette action, à l'état de mouvement ou en mouvement

Force. — L'action qui a agi sur un corps, pour modifier son état, a reçu le nom dejbrce.

La force est donc toute cause qui produit ou qui tend à produire le mouvement.

La nature des forces ne peut se définir, mais leurs effets sont évidents.

L'étude des forces et des actions qu'elles produisent sur les corps constitue la mécanique.

— li> ^.

Principes fondamentaux.

Trois principes fondamentaux sont la base de toute étude mécanique :

l'' Principe de Tinertie.

2" Principe deTégalité de l'action et de la réaction.

S"" Principe de l'indépendance de l'effet des forces.

V Tout corps est inerte, c'est-à-dire qu'il ne peut de lui-même se mettre en mouvement, s'il est en repos, et s'il est en mouvement, il ne peut de luimême modifier son mouvement.

Considérons un corps quelconque, placé d'une façon stable : ce corps reste en place, si un effort ne vient pas le déplacer.

D'autre part, prenons un corps en mouvement, sous l'action d'une force quelconque : ce corps restera en mouvement tant que durera l'action de la force qui le fait mouvoir.

Une voiture automobile est en mouvement, elle restera en mouvement tant qu'on ne l'arrêtera pas, soit en lui opposant un obstacle, soit en arrêtantson moteur, et si l'on voit dans une telle voiture un ralentissement soudain de la vitesse, alors que le terrain et la pente restent les mêmes que précédemment, l'on doit en conclure qu'il y a une cause

nouvelle qui vient de se produire et qui est cause de ce ralentissement.

2"" Principe de Paction et de la réaction :

A toute action d'une force sur un corps répond une action égale et contraire, qui s'appelle la réac^ tion.

Un cheval tire sur une voiture, la voiture résiste d-autant et le cheval tirera d'autant plus que la voiture opposera plus de résistance ; lorsque Taction du cheval sera supérieure à la réaction de la voiture, celle-ci se déplacera et elle se déplacera d'autant que l'action du cheval sera plus puissante ; à ce moment, il y aura encore égalité d'eiïorts entre l'effort de traction du cheval et l'effort résistant de la voiture.

Il en sera de même pour une automobile, l'action du moteur devra être supérieure à la réaction de la voiture pour que celle-ci se déplace ; si la voiture ne démarre pas, c'est, ou que le moteur est trop faible, ou qu'il produit un effort insuffisant par suite d'un mauvais fonctionnement.

3** Principe de l'indépendance de l'effet des forces :

Une force qui agit sur un corps en mouvement produit absolument le même effet que si ce corps était au repos.

Ce principe se yérifie tous les jours : une voiture trop chargée ne peut démarrer, plusieurs personnes viennent la pousser, elle se met en mouvement ;

si les personnes cessent leur effort, la voiture s'arrête ; au contraire, si elles continuent cet effort, la voiture continue à avancer.

Etude des forces.

Pour faciliter Pétude des forces, on représente celles-ci par des lignes terminées par une flèche ; la ligne est droite si le mouvement est direct, et courbe pour le cas d'un mouvement de rotation ; la flèche indique le sens dans lequel se produit le mouvement.

Le point de départ et la longueur de la ligne indiquent le point où s'exerce la force et son intensité.

Fig. 1.

Ainsi la ligne A B indique une force partant du point A, se dirigeant vers B et suivant une intensité représentée par A B.

La ligne C D représente une force plus petite,

partant de D et se dirigeant en sens contraire delà première.

Les flèches courbes E F et G H indiquent des mouvements de rotation allant de E vers F pour la première et de H vers G pour la seconde.

On distingue dans une force :

1° Le point d'application.

2" La direction.

3* L'intensité.

Le point d'application est le point où agit la force.

Dans une voiture hippomobile, la lorce de traction du cheval s'exerce à l'attache du palonnier ; dans une voiture automobile, le point d'application de la force est sur la chaîne ou sur le différentiel.

ZTÉI

Fig. 2

2"* La direction est la ligne qui représente le chemin parcouru par le point d'application.

Dans l'exemple cité ci-dessus, pour la voiture

hippomobile, la direction de la force est celle des traits ; dans Tautomobile c'est celle de la clialne.

9" Vintensité est la grandeur de la force. On la mesure en kilogrammes.

Prenons l'eiïort d'un homme tirant une voiture, à la place de l'homme mettons une corde munie de poids à son extrémité ; la quantité de poids qui entraînera la voiture sera égale à la force développée par l'homme. (Fig. 2.)

Nous avons dans ce cas remplacé une force par une autre produisant le môme elfet, c'est-à-dire par une force égale.

Composition des forces. — Les forces de même direction s'ajoutent pour donner une résultante égale à leur somme.

Supposons deux moteurs marchantdans le même sens : ces deux moteurs ajouteront leurs efforts pour produire un effort total égal à la somme des efforts développés par chaque moteur ; c'est ce que nous voyons tous les jours dans les voitures et dans les voiturettes où deux moteurs marclient ensemble.

Les forces de direction contraire se retranchent pour donner une résultante égale à leur différence.

Il s*en suit, dans le cas précédent, que si l'un des moteurs se dérange et tourne en sons inverse, Teffort qui résulte de la marche des deux moteurs

n'est plus que la différence des efforts au lieu d'être leur somme, et la voiture n'avance plus.

C'est également le cas qui se présente dans les moteurs à pétrole ou h vapeur & deux ou à trois pistons ; et quand une voiture munie d'un tel moteur ne marche plus, il arrive presque toujours que par suite d'un dérangement dans le réglage l'un des pistons tend à tourner en sens inverse.

Couple. — Deux forces égales, parallèles et de sens contraire déterminent un couple, qui tend à faire tourner sur lui-même le corps auquel elles sont appliquées.

NO 1. No 2.

Fig. 8.

Tel est le cas des forces A B et C D ; si nous les relions au point 0, ce point tournera suivant la flèche E. (Fig. 3, nM.)

L'une des applications du couple dans l'automobîlisme est dans la direction.

Prenei une direction à double levier, vous appliquez une main sur chaque extrémité, l'une pousse,

Pautre tire, vous déterminez un couple qui fait tourner la tige qui commande la direction ; de même dans la direction à volant. (Fig. 5 et 6, p. 10.)

N'employez qu'une main, la tige de direction ne bougera pas \ mais mettez les deux mains en les faisant agir en sens contraire, vous déterminerez de cette façon un couple et immédiatement la tige de direction tourne et son mouvement paraît très doux.

Centre de yraoité. — Le centre de gravité est le point par lequel passe la résultante des actions de la pesanteur.

^^PZ^Z^TZ^^^^^^c^^^^^^

Fipr. 4.

Prenons une voiture roulant sur un plan, le centre de gravité tombera dans le plan médian si la voiture est partout uniformément cbargée (n** 1,

fig. 4) ; dans le cas contraire, il tombera en dehors de ce plan. (Fig. 4, n** 2.)

Equilibre d'un corps.

L'équilibre est la position que prend un corps sous l'action de la pesanteur.

Il est stable, instable ou indifférent.

L'équilibre est stable, si le corps déplacé de sa position primitive d'équilibre y revient.

L'équilibre est instable s'il ne revient pas à cette première position.

11 est indifférent, si cela ne change rien à sa position : tel est le cas d'une boule, quelle que soit sa position, d'un cylindre lorsqu'il repose sur ses génératrices.

Dans une voiture l'équilibre est stable si la charge est placée en bas ; il devient instable si la voiture est haute et très chargée à la partie supérieure ; dans ce cas, le moindre soulèvement dune de ses roues fait verser la voiture.

De même, dans un tournant en pente, l'équilibre devient instable et la voiture verse.

Moment dune force, — Si nous considérons un point et à une distance quelconque du point une force qui y soit rattachée, la distance A du point à la force se nomme le bras du levier do la force, et l'on appelle moment d'une force lepro-

(luit de cette force par son bras de levier, c^est^à-dire le produit de la force en kilogrammes par la longueur A en mètres. (Voir n*" 2 de la fig. 3.)

Il en résulte que plus ce produit sera grand, plus la force de rotation sera considérable ; donc si nous voulons faire tourner un corps, nous pourrons agir de deux façons : soit avec une grande force et un petit bras de levier, soit avec un grand levier et une petite force.

Prenons le volant de direction d'une automobile : si le volant est petit, le bras de levier est faible et il

Il ■ ^

Fig. 0.

faudra une grande force pour le faire tourner, au contraire, si le volant est grand, double par exemple, il faudra un effort moitié moindre. (Fig. 5 et fig. 6.)

Supposons un effort de 2 kilogr. et un volant de 0",10 de rayon, nous aurons :

ak. X 0,10=0 kgm, 2.

Aveo un volant doublo, soit 0,30, et un oiTort dâ 1 kilogr., o'est-à'dire moitié du précédent, nous aurons :

1 k. X 0, 80 = kgm. 2.

Une manivelle donne un eiTort d'autant plua oon« sidérable qu'elle est plus longue ; un levier agit d'autant plus qu^il est plus long .

Le lùoier. — Le levier est une barre rigide, droite ou courbe, appuyée en un point de sa longueur.

Pour qu'un levier soit en équilibre sur son point d'appui, il faut que les moments des forces qui passent par ce point d'appui soient é^aux.

Si nous prenons un levier A B se posant sur un point et des forces Fety appliquées à ses extrémités, on aura ( fig. 7) :

/X AO = 01ixF.

Si F est très grand, il en résulte qu'on peut équili-

brer cette force par une autre très petite, à la condition d'avoir un long bras de levier, puisque Ton a

ce qui montre que les deux forces sont en raison inverse de leurs bras de levier.

Dans un levier, l'on distingue : le point d?appui^ \fi puissance eildi résistance.

V point d'appui peut être entre \^ puissance et la résistance. (Fig. 7.) Cas de la pince du paveur ; ce levier trouve son application dans le démarrage d'une voiture, c'est le cas des clés de serrage des écrous, des pédales de frein ;

N* 1 . No 2.

2<> Le point d^appui est au delà de la puissance et de la résistance, tel est le cas de la chèvre à soulever les voitures (N° 1 de la fig. 8. dans laquelle la force R représente la résistance et P la puissance.)

3** La puissance est entre le point d'appui et la résistance. (N° 2 de la fig. 8.)

C'est le cas de la pédale du remouleur — ce peut être le cas d'une pédale de frein.

Mouvements d'un corps.

Un corps est en mouvement lorsqu'il se déplace ; le chemin qu'il parcourt est dit l'espace parcouru, et est désigné par e.

On appelle vitesse du mouvement Tespace parcouru par le corps durant l'unité de temps ; on la désigne par v.

L'espace parcouru par un corps est donné par la formule :

Exemple : Une voiture marche à 10 kilomètres, en 3 heures elle parcourra un chemin égal à

3 X 10 = 30 kilomètres.

L'unité étant le mètre pour le chemin parcouru et la seconde pour le temps ; mais, ces unités étant trop petites, la vitesse d'une voiture se mesure en kilomètres parcourus pendant une heure.

Une voiture fera 15, 20, 60, 100 kilomètres à l'heure c'est-à-dire parcourra cette distance en une heure.

VUesne dat\$ un mouvement de rotation, — Un point qui décrit dans son mouvement une circonférence — ce qui se produit lorsqu'il tourne autour d'un point fixe — est dit animé d'un mouvement circulaire ou de rotation ; dans ce cas, sa vitesse est exprimée par le nombre de tours faits en une minute ; c'est le cas d'un moteur, d'une roue ; un moteur fera 100, 200, 300 tours à la minute.

L'espace se mesure Qlora par le nombre de fois que le cercle a été parcouru, c'est-à-dire par le nombre de tours, multiplié par son développement — lequel est 2 « r — c'est donc ;

N étant le nombre de tours.

Fi». 9.

jç ayant pour valeur 3,14t6.

Considérons deux roues (Fig. 9), tournant l'une

dans Vautre et animées d^un môme mouvement, elles font par conséquent le môme nombre de tours, dans la première Pespace sera :

« = r X ^ mais e sera égal à :

27crXN Nous aurons donc :