UNITÉ DE LA FORCE

États statique et dynamique des forées.

Dans les chapitres qui vont suivre, nous exposerons les moyens de mesurer chacune des forces : mécanique, thermique, électrique, considérée à l’état de tension; puis nous indiquerons la fonction des appareils qui traduisent graphiquement les différentes variations de ces forces, et en mesurent le travail. Avant d’aborder cet examen, qu’il nous soit permis de rappeler brièvement les principes généraux de la statique et de la dynamique, nous les retrouverons plus tard à propos des phénomènes de chaleur et d’électricité

Forces mécaniques.

Les lorces mécaniques nous occuperont d’abord : ce sont celles qui mettent les corps en mouvement, comme la pesanteur, la tension des ressorts, celle des fluides élastiques, l’attraction des aimants, etc. Les efforts développés par ces différentes sources de la force mécanique ont une commune mesure empruntée aux effets de la pesanteur. On peut les rapporter toutes à l’unité de poids ou kilogramme. Suspendons un poids de 10 kilogrammes à l’extrémité d’un ressort, et quand celui-ci sera tendu, fixons-le dans sa position nouvelle, et puis enlevons le poids tenseur. La réaction du ressort produira statiquement le môme effort que le poids ' qui l’a tendu, et on dira que ce ressort exerce contre l’obstacle qui le retient un effort de 10 kilogrammes*. De même, si l’on place le môme poids sur la tige d’un piston de manière à comprimer un gaz permanent dans un cylindre, la réaction de ce gaz contre le piston correspondra à un effort de 10 kilogrammes. L’attraction produite par un aimant aura la même mesure si elle est capable de supporter le môme poids.

Mais cette commune mesure de l’effort ou de la force mécanique à l’état potentiel ne préjuge en rien de la quantité de travail que cette force pourrait produire si elle entrait en action.

I. C’est la méthode de M. Deprez pour uniformiser la sensibilitédesappareils à signaux électriques : il tend à l’aide d’un même poids les ressorts de tous ses appareils.

On peut à volonté donner à une force une valeur statique plus ou moins grande, suivant les conditions dans lesquelles on la fait agir. Ainsi, un poids développe un effort dix fois, cent fois plus grand ou plus petit, suivant qu’on le fait agir sur le long bras ou sur le court bras d’un levier du premier genre; il en est de même pour la traction d’un ressort. La charge d’une même colonne d’eau sur les parois d’un vase exerce des efforts proportionnels à l’étendue de la surface considérée; de sorte que, suivant la belle démonstration de Pascal, en poussant avec un effort de 1 kilogramme un piston de petite surface, on développera un effort de 1000 kilogrammes sur un piston d’une surface mille fois plus grande.

Mais ce qui est invariable à travers tous les changements du mode d’application des forces, c’est la quantité de travail disponible, emmagasinée, pour ainsi dire, dans une source de force mécanique. Ce travail a pour mesure le poids soulevé multiplié par la hauteur à laquelle il a été élevé, ou, d’une manière plus générale, la résistance surmontée multipliée par le chemin parcouru. Les leviers, les moufles ou les engrenages ne sauraient rien ajouter au travail qui agit par leur intermédiaire, car s’ils permettent de soulever un poids cent fois plus grand, ils le soulèvent à une hauteur cent fois moindre. La presse hydraulique, avec sa formidable puissance comprimante, n’est pas un appareil multiplicateur du travail, car si elle rend mille fois plus grand l’effort qu’elle a reçu, elle en réduit le parcours au millième de ce qu’il était d’abord.

Tant qu’une force mécanique est à l’état statique, on peut en mesurer l’effort en lui opposant une autre force connue qui lui fasse équilibre, de sorte que la balance pourrait servir à les évaluer toutes et sert effectivement à cet usage, puisqu’on estime en poids la force des ressorts et qu’on évalue souvent la pression des liquides ou la tension des gaz, d’après le nombre de kilogrammes que représente leur effort sur chaque centimètre carré de surface. Toutefois, dans la pratique, on estime ordinairement un effort en lu' opposant un autre effort de même nature. Ainsi, dans la balance on oppose un poids à un autre poids; dans le dynanomètre une force élastique à une autre; dans le manomètre une pression de liquide ou une tension gazeuse à une autre pression ou à une autre tension.

Dès qu’une force mécanique entre en action , un mouvement