MV* — 159, 25C
Pyroxile cardé du D oïdiel. . . i
•MV’ = 142, OOC
Pyroxile filé du Rouchel
.RV* = 147.60C
Ces rcsullals montrent quelle influence énorme la composilion et le mode de préparation des matières explosives peuvent exercer sur les effets obtenus. • - ,
PBINCIPE DES FORCES VirP-S.
W. Utilité de la èônsidération des efforts moijens. — Nous Mirons fréquemment à snhstituer, dans les calculs relatifs aux proportions qu’il convient de donner aux diverses parties xlcs machines , les ctforls moyens aux efforts variables .exfliK.és par les forces qui sollicitent ces organes ; mais pour indiquer par un exemple tout le parti que l’on peut tirer de k considération de ces efforts moyens pour apprécier , au moins approximativement, certains cfl'els très-complexes, prenons un autre exemple, relatif à ce qui se passe dans la déflagration des matières explosives. , '
, 02. Comparaison des effets de la poudre et de ceux du pyroxile dans les armes. — Lorsque la découverte d’un procédé par lequel on peut transformer les différentes- substances ligneuses en matière explosive fut connue, l’excessive rapidité de cumbusiion de quelques-uns de Ces produits, et sur^ tout celle du coton préparé par l’acide azotique concentré, qu’on nomma alors poudre-coton , fultnicoton , et plus tard pyroxile , parut à beaucoup de pei'sonnes une propriété préciciise et de nature à donner à ce prodtiit un avantage considérable sur la poudre ordinaire. Mais les offleiers d’artillerie c\i>érimcnlcs , qui n'avaient pas oublié les fdebeux effets produits sur des canons de bronze par des poudres d’une grande énergie et d’une combustion rapide , que l’on avait essayé d’introduire dans le service vers 1828, regarj dèrent, au contraire, cette propriété comme beaucoup plus dangereuse qu’utile. Ils savaient, en effet , que rinflamination de la poudre , quoique gi'aduellc , se fait si rapidement et produit si promptement une grande quantité de gaz que la tension de ces gaz allcint sa valeur maximum alors que le projectile n’est encore déplacé que d’une fort petite quantité. Dans de savantes reclierclies, M. le général Piobert avait montré que ce maximum de tension s’élevait d’autant pins et s’établissait d’autant plus tôt que les poudres étaient d’une combustion plus rapide, et il avait fait voir que c’était à cette circonstance que l’on devait attribuer la prompte des-
PRIMCiPE DES FORCES VIVES.
truction des bouclics à feu par les poudres vives et denses qui , pour ce motif , avaient été nommées plus tard poudres brisantes. On était donc fondé à penser que précisément à .. cause de sa rapidité de combustion , le pyroxile de coton devait être d'un emploi dangereux pour les armes.
Ces conséquences parfaitement logiques de tous les faits connus jusqu'alors furent peu goûtées àceinomentd’engouçinent pour des produits si nouveaux et si extraordinaires^ et les conseils de la prudence furent pris pour les préventions de la routinC'
I.C meilleur moyen de trancher la question, c’était de oonsulter l’expérience , et c’est ce qui a été fait avec beaucoup de soins et de persévérance sur une grande échelle. Voici la marche qui a été suivie.
Pour parvenir h comparer, au moins approximativement , les tensions des gaz de la poudre et du pyroxile à différents instants du mouvement du projectile dans l'éme, on a successivement tire , avec les charges de 8 gr. de poudre de guerre cl 3 gr. de pyroxile à base de coton , des canons de fusil du calibre de guerre de 18 mill., dont les longueurs décroissantes ont été réglées ainsi qu'il suit :
1",083 O"', 833 0“',646 0"',493 0~,374 O", 272 0™,187 O", 119 O^.OSrj 0"‘,068;
ce qui correspond fi des nomltrcs de calibres respectivement égaux à
64 49 38 29 22 16 11 7 5 4 calibres.
Les charges de 8 grammes do poudre et de 3 grammes de pyroxile avaient , d'après des expériences préalables , été adoptées comme è peu près équivalentes, mais on reconnut dans le cours même des expériences qu’il sullisail de 2'=%86 de pyroxile pour imprimer à une même halle , dti poids de 28*', 8, une vitesse de 376"’,7 égale à celle que lui communiqncnl 8 grammes de poudre. Les comparaisons ultérieures sont donc faites pour ces charges.
Les vitesses coinniuniqiiées auxjhalles ont été mesurées
au moypn du pendule balistique , en plnraul le canon du fu.^il sur un cluissis, de façon que la tranclic de la Ituuchc fiil à 2“,00 de celle du récepteur balistique.
Si l’on se ra|>pclle que la force vive communiquée à la balle est , en vertu du principe des forces vives , égale au double de la quantité de Inivail développé pur les gaz, et que l’effort moyen de ces gaz ou l’effort conslani qui communiquerait dans chaque cas à la balle la même force vive est égal à la moitié de cette force vive divisée par la longueur du ehcuiin parcouru dans le canon par le projecii!i\ on voit que de l’observation de la vitesse imprimée à celui-ci , et que l’on noimnc vitesse initiale, l’on |)eul facilement déduire la valeur <le cet effort moyen.
Il est d’aiUeursévidentqueceltevaleurainsidéterminéescra toujours inferieure h l'cfforl maximum et d'anlant plus que le canon sera plus long , de sorte que les conclusions que l'on pourra tirer de la comparaison des efforts moyens des gaz de la poudre à ceux des gaz du pyroxile seront d’autant plus voisines de la vérité , que le projectile aura parcouru moins tic chemin dans rümc, cl se rapprocheront surtout de la vérité pour lc.s premiers moments de son déplacement , qui sont précisément ceux où il importe le plus d’étudier ces cfforls.
La longueur d'éme occupt'e par la charge était la môme pour la poudre que pour le colon et de -18 mill.; en la retranchant de ki longueur intérieure du canon on a eu le chemin parcouru par le point postérieur de la balle dans le canon, et en divisant la moitié do la force vive commnniqiK'e par celte longueur on a obtenu l’cfforl moyen cherché. '
Il convient de rcmar(|uer (]ue celte estimation du chemin parcouru par le projectile, pendant (pi’il est soumis ù 1 action des gaz , est celle que l’on adopte ordinairement dans les Calculs de co genre, mais qu’elle n’est pas tout à fait exacte, tn effet, quand le centre dn projectile a dépassé la tranche de la bouche, une portion des gaz s’échappe autour de ce corps. Cependant ces gaz sortant avec une grande vitesse, leur action impulsive se continue en pjtriie au dcliors. tjnoi
qu’il en. soit, la valeur adoptée cMessus pour le chemin parcouru par le projectile -sous l'action du gaz est plutôt trop grande que trop faible ; par conséquent celles des efforts moyens que l’on en déduit sont trop petites et les conclusions que l’on en déduit seront vraies a fortiori.
Cela posé, l’on a représenté planche I les résultats des expériences et du calcul de deux manières différentes. Dans , la première ligurc{:t)qn a pris les longueurs d’Ame parcmunies par la balle dans le canon pour abscisses et les forces vives pour ordonnées; et dans la deuxième figure (4)on a pris auSsi les longueurs d’Ame parcouioies par la balle dans le canon pour les abscisses, et [>our ordonnées les èfforls moyens correspondants développés, soit par les gaz de la poudre, soit par les gaz du pyroxüe. On a eu ainsi l’expression graphique des résultats contenus dans le tableau suivant.
Résulta/ i des expériences comparatives sur les vitesses, les forces vives et les efforts moyens développés par. les gaz de . la poudre de guerre et ceux du pyroxiie de coton.
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PBIWCTPE .DfS FORCES VIVES.
■ L’examen de la figure (3) monirc 1* * que pour la poudre la force vite et par conséquent la vilcsse conimuniquco à la balle ne croit plus sensiblement au dcUi do la longueur de 0",8(1, correspondant à 49 calibres;
2* Qu’avec le pyroxile la force vive ou la vitesse maximum parait correspondre à la même longueur cl qu’elle décroîtrait avec des longueurs plus considérables;
3* Qu'enfin les foéces vives communiquées par les charges de 8 grammes de poudre et de 2»',8ti de pyroxile sont égales pour les longueurs de 1°*,083 ou de 64 calibres, mais que pour dés longueurs plus grandes le pyroxile perdrait l’avonlage qfhl a pour des longueurs plus petites.
La ligure (4) monirc qu’à partir de la longueur de l”,oe3 pour laquelle les charges de 8 grammes de poudi-e et de 2“,86 de pyroxile ont donné les mêmes forces vives cl par suite les nïémcs efforts moyens, l'effort e.xei’Cé par les gaz du pyroxile remporte toujours sur celui des gaz de la poudre à^mesnre que la longueur diminue, et que pour les pciiles longueurs de canon, ou, ce qui revient au m6me,pour les premiers déplacements du projectile, la tension moyenne maximum des gaz parait correspondre à l’inslant où le projectile s’csl déplacé de O", 075^ cl
est alors de 1 297 ,9‘’' ou de ; — — — = 007 000^'' * ppr
mètre carré, ou enfin de = 493“", 4 , tandis que
la tension moyenne ma.\iinum des gaz de la poudix) ne s’élève
(pi’à 585‘",3 ou Q p*^2 5^5 “ ^ 300000‘" par mètre caité
prenant môme sa valeur corres-
1 U ooil *
pondante à la plus faible longueur, qui panùt s’écarter un peu de la loi suivie pour les autres longueurs.
1« gQ
• lA turface du grand carde de la balle wl — ^=32-’,54S. .
PRINCIPE DBS FONCES VIVES.
Il suit de là que la pression moyenne maximum produite par les gaz de la poudre ne s’élèverait pas à la moitié de celle produite par les gaz du pyroxile, aux charges de mémo effet balistique.
Si maintenant l’on remarque que, d’après les dimensions des lusils d’infanterie , quand le projectile s’était déplacé de 75 millimètres, il se trouve dans une partie du canon oii l’épaisseur du métal est K = 0’", 0054, il est facile de voir tl’après une formule connue de la résistance d’iin cylimire à la rupture, qu’en supposant le métal de qualité moyenne, la pression intérieure capable de produire la rupture serait , par unité de surface,
et quand le niétal est altéré par le tir ou de qualité inférieure , elle est ;
= 1452 atmosphères.
Ainsi, dans ce dernier cas, la pression moyenne maximum
de^az de la poudre ne serait que
de la pres-
sion de rupture , tandis que celle des gaz du pyroxile en 493,4 1
serait les
, SI l’on SC reporte aux résultats comparatifs rapportés pre- ^ cédemment sur les forces vives communiquées par les différentes matières explosives, et d’après lesquelles on a vu que la charge de pyroxile était à la cliarge équivalente de poudre de chasse fine comme 72 , 83 : 159 , 25 , on voit que la charge de pyroxile équivalente à celle de 27'',5 de poudre de chasse que l’on emploie dans les épreuves des canons de fusil serait de 12'^, 40. Or, il arrive quelquefois que des canons crèvent avec la charge de 27*', 5 de poudre de cha.sse , et puisqu'à môme effet lialistique le pyroxile développe, dès
MtlNClPE DES FORCES VIVES. 109
les premiers instanisi des pressions beaucoup plus considc- J*abl^qu6 la poudre, U scinbbiit en résulter que, selon tonte i^rob^ilité, les canons de fusil ne résisteraient presque jamais à la charge de 12 grammes de pyroxile.
Sans alti ibuer à cestcalculs plus de précision qu’ils n'en coinjiortent, on pouvait néanmoins en conclure une confir-^ ination des craintes qu’avait inspirées , dés l'origine , la rapidité d’inflammation du pyroxile.
Des expériences postérieures n'ont que trop confirmé ces déductions , et lorsque l’on a voulu déterminer les vitesses communiquées par des charges croissantes, il est arrivé presque continuellement que des canons de fusils neufs ont crevé aux charges de 7«',00 à 7'%50 cl quelquefois à dés chargesmoindres.
' Si l’on observe que les fusils de l’année sont fabriqués avec des fers de qualité clioisic, soumis à des visites et h des épreuves de réception sévères , que l'épaisseur du métal y est be.iucoup plus grande que dans les fusils de chasse , on ^ en conclura , sans doute , que l’emploi du pyroxile dans les armes portatives est loin d’offrir la même sécurité que la poudre.
05. Consohimution et restitution de travail par l'inertie. — j Il résulte de ce qui précède que pour communiquer à un corps une vitesse quelconque, correspondant à Une certaine force vive, il faut développer une quantité de travail qui est ^ exprimée par la moitié de cette force vive, et que récipro-, quement, si le corps perd une partie ou la lolalité de sa force vive, il développe, en vertu de son inertie, un travail qui est encore exprimé par la moitié de la force vive détruite.
On voit par là que le travail moteur se trconsformc en force vive communiquée dans le premier cas, et que dans le second la force vive se transforme en travail résistant.
94. Moutons à enfoncer les pilots, à découper, etc. — G’est ainsi, par exemple, que dans le hallage des pilots, le travail employé à élever à une hauteur H un mouton d’un
ilO PRIHqPE DES FORCES VIVES.
poids P, se Iransforme dans sa descente en une force vive P V*
- Y = PH. Puis, lorsque le mouton atteint la tète du pilot, ^
il développe en vertu de son inertie, des efforts qui compriment cette télé, surmontent la résistance du sol à l’enfon- ^cemcnl, et produisent un travail utile correspondant.
bans le percement, le découpage des métaux au mouton, la résistance vaincue est celle que le métal oppose à la séparation de ses molécules, et répuisseur de la pièce est le chemin parcoum. ^
L’exemple déjè cité de l’action de la poudre sur les projectiles nous montre d’abord le travail transformé en force vivo, puis, peudant la pénétration des projectiles dans un milieu quelconque, la force vive employée à détruire le lesvajl résistant du milieu.
OS. Dans les chocs il y a toujours perle de travail. — Les çhocs ayant toujours, ou presque toujours, pour effet d’altérer plus ou moins l’élasticité des parties en contact, il y a Un (lertaiii travail consommé pendant cette alléraiion cl qui n’csl pas restitué. Ils occasionnent donc une perle de travail.
C’est d’ailleurs ce qu’il est facile de nionlrer, pour quelques cas simples, par les considérations suivantes.
96. Travail dépensé pendant la période de compression du choc de deux corps non élastiques. — En appelant toujours M el V la masse et la vitesse du corps choquant, et M' et V' la masse et la vitesse du corps choqué, on remarquera que la force vive totale possédée par ces deux corps avant le choc était MV’-f M'V'*, et qn’apiés le choc, puisqu’ils marchent
d une vitesse commune U
MV + MT ll-f-M' ’
leur force vive sera
+ Par conséquent la force vive, détruite pendant la compression et employée à la prodiurCj sera . , .
■ MV*-f M'V'*— (M-|-M0L' =
Jl^
et le travail consouuué pur cette coinpressiop est
iivr
. ' ■ « Si le corps choque avait marché avant le choc à la rencontre du corps choquant, ou a vu que quand le corps M' rétrograde cl marche après le choc dans le sens du mouvement du rx)rps M, on a pour la vitesse commune après le choc
