INSCRIPTION DES EFFORTS DE TRACTION ET DU TRAVAIL MÉGANIQUE

Inscription du travail mécanique. — Inscription du travail musculaire. — Destruction du travail moteur par les chocs. — Économie du travail moteur réalisée en appliquant les forces intermittentes par l'intermédiaire d'un corps électrique, — Travail musculaire du cœur et en général des muscles dont l'action s'exerce sur des liquides. — Travail résistant dans les conduits. — L'élasticité des artères économise le travail moteur du cœur.

Inscription du travail mécanique.

Nous avons vu que d'après sa formule la plus générale, le travail mécanique est le produit de la résistance vaincue par le déplacement imprimé à cette résistance. Gomme l'effort développé contre une résistance est égal à celle-ci, en vertu du principe de Newton, que l'action est égale à la réaction, on peut prendre aussi comme mesure du travail, l'effort multiplié par le chemin. Dans l'un et l'autre cas, la mesure du travail est donc un produit. Or, il existe une expression graphique des produits de deux valeurs : c'est la surface d'un rectangle dont deux côtés adjacents correspondraient chacun à l'une de ces valeurs. Soit donc à exprimer graphiquement 5 kilogrammètres ; nous prendrons (fig. 152) sur l'axe des y une valeur égale à 5 ; sur l'axe des ce, une valeur égale à 1, et la surface rectangulaire a teintée de hachures, ayant ces deux valeurs pour côtés adjacents, exprimera graphiquement 5 kilogrammètres.

Mais on sait que, dans un produit, on peut intervertir l'ordre, des facteurs ; par conséquent le rectangle 6, limité par une ligne ponctuée et qui aurait 1 pour ordonnée et 5 pour abscisse,

correspondra encore à la même valeur. Il en serait de même pour le rectangle c et pour tout autre qui aurait la même surface.

Ces expressions graphiques du travail ont une supériorité

Fig. i'ji. Dillcrentes oxprc.ssi(i)is graphiques d"uii même travail 5 kilogrammèlres.

incontestable sur l'expression numérique 5 kilogrammètres , car elles nous indiquent comment le travail a été effectué; elles nous donnent ce qu'on peut appeler la forme du travail. En effet, pour le rectangle nous voyons que 5 kilogrammes ont été portés à 1 mètre; pour le rectangle h, que 1 kilogramme a été porté à 5 mètres, et pour le rectangle c, que 2 kil. 1/2 ont été portés à 2 mètres 1/2. Ainsi, quelle que soit la forme sous laquelle se produisent 5 kilogrammètres, cette forme sera exprimée par la figure graphique tracée dans les conditions qu'on vient de voir.

Les figures rectangulaires ci-dessus représentées correspondent aux cas où la force est restée constante pendant toute la durée du parcours ; or, si cette force change à tout instant, la forme du travail sera plus compliquée, mais tout aussi facile à représenter graphiquement. A chaque point du parcours compté sur l'axe des Xy correspondra un effort variable exprimé par une ordonnée de hauteur variable elle-même. Les sommets de ces ordonnées ^tant réunis par une courbe, celle-ci limitera par en haut faire qui exprimera le travail dépensé.

Cette courbe rappelle de tous points celle que W. Playfair em-

TRAVAIL MÉGANIQUE. 297

ployait pour exprimer les variations du commerce d'Angleterre : les ordonnées de- ces courbes correspondaient à l'importation dans la série des années; l'aire à la valeur totale de l'importation pendant cette série d'années. Or, dans l'exemple de Playfair, la statistique numérique eût pu donner le produit total de l'importation pendant un certain temps ; il eût suffi d'additionner la série des sommes annuelles ou de multiplier la valeur moyenne de l'importation par le nombre des années. Mais combien moins instructive eût été cette expression arithmétique comparée à la courbe graphique qui retrace toutes les variations du phénomène? lien est de même dans toute détermination expérimentale du travail : aussi bien en physiologie qu'en mécanique, le but qu'on devra se proposer sera d'avoir l'expression graphique du travail, afin d'en savoir non-seulement la valeur totale, mais de connaître aussi la forme sous laquelle il a été produit.

J. Watt a conçu et réalisé l'inscription du travail dépensé par îa vapeur dans le cylindre d'une machine. Le problème à résoudre était le suivant : construire une courbe dont les ordonnées expriment les valeurs successives de la pression de la vapeur dans le cylindre et les abscisses les chemins parcourus par le piston. A cet elîet, Watt faisait agir la pression de la vapeur sur une sorte de manomètre à ressort qu'il nommait indicateur^ et qui conduisait un style traceur parallèlement à la génératrice d'un cylindre; l'étendue des excursions du style, c'est-à-dire les ordonnées, étaient sensiblement proportionnelles aux valeurs successives de la pression de la vapeur. D'autre part, le cylindre recevait un mouvement de rotation alternatif commandé par le va-et-vient du piston. Les aires ainsi obtenues correspondaient par conséquent au produit des etïbrts de la vapeur par le chemin du piston; elles étaient donc, d'après la définition, la mesure du travail etlectué par la vapeur.

Toutefois, si les courbes fournies par Vindicateur de Watt correspondaient sensiblement à la mesure du travail effectué, elles présentaient l'inconvénient d'altérer légèrement la forme de ce travail, car l'inertie des pièces de l'appareil lui imprimait certaines vibrations dont la figure montre l'existence. Marcel Depreza imaginé une méthode qui supprime ces inconvénients; nous en parlerons à propos des imcriptiom successives, (Yoy. IV' partie, chap. V, p. 411.)

Poncelct imagina une disposition qui permet d'obtenir l'exprès-

sion graphique du travail développé dans la traction des voitures. La machine, réalisée par le général Morin, a rendu de grands services à l'industrie. Elle consiste essentiellement en un dynamomètre traceur inscrivant sur une bande de papier qui marche sous l'influence de la translation du véhicule et se déplace, à chaque instant, d'une quantité proportionnelle au chemin parcouru. A cet effet, le m.ouvement de la roue elle-même se transmet, par l'intermédiaire de rouages réducteurs, jusqu'à un rouleau qui entraîne le papier.

Une modification du dynamomètre, lui permettant d'exprimer l'elTort développé par la rotation d'un axe quelconque, a réalisé l'inscription du travail de toute machine industrielle.

Tels sont les moyens de déterminer graphiquement une production de travail mécanique ; nous allons voir comment ils peuvent résoudre certains problèmes de physiologie et quelles modificalions ils doivent recevoir pour se prêter à certaines applications.

Inscription du travaiS musciilaire.

L'essence de l'action des muscles est d'être alternative; un vaet-vient la compose ; après la contraction survient le relâchement qui remet le muscle en état de travailler de nouveau. Cette condition rapproche le travail d'un muscle de celui du piston d'une machine. Mais, dans une machine dont le travail est réglé, tous les coups de piston sont semblables, de façon que le travail développé par l'un d'eux, multiplié par le nombre des coups de piston, exprime le travail total. Dans les muscles, au contraire, la volonté peut commander des efforts plus ou moins énergiques, des mouvements plus ou moins étendus. Pour mesurer le travail des muscles, il faut donc, autant que possible, produire des actes semblables entre eux. On atteindra sensiblement ce but en réglant le rhythme de ses muscles, quand on agit au moyen d'une corde pour hisser un poids qu'on retient ensuite pendant qu'il redescend. Si les mouvements qu'on exécute sont, bien rhythmés, de manière que toutes les élévations et tous les abaissements du poids se fassent avec la même vitesse, le travail produit dans chacun d'eux sera sensiblement le même, et on pourra le mesurer par une méthode analogue à celle qui sert i)Our déterminer le travail des machines.