État des corps. — La matière qui forme tous les corps

NOTIONS PKELIMINAIKES.

peut alFecter des étal» différents que Ton désigne sous le nom d’états solide^ liquide et gazeux^ et qui se distinguent par des propriétés caractéristiques. I/eau à l’état de glace est un corps solide ; elle coule dans nos fleuves à l’état liquide, et se trouve dans l’atmosphère à l’état de gaz ou de vapeur.

Nous reviendrons (chapitre ii) sur les propriétés caractéristiques qui correspondent à chacun de ces états de la matière.

3. Propriétés g^énérales des corps. — Les corps de la nature, malgré leur nombre et la variété de leur aspect, présentent un ensemble de caractères qui leur sont communs et que l’on désigne ordinairement sous le nom de jwopriétés générales des corps. Ce sont : l’étendue, l’impénétrabilité, la divisibilité, la porosité, la compressibilité, l’élasticité, la mobilité et l’inertie.

4. Étendue. Impénétrabilité. — Tout corps occupe dans l’espace une certaine place, et c’est encelaquecoîîsiste son étendue : mais cette place, il l’occupe à V exclusion de tout autre, et c’est en cela que consiste son impénétrabilité,

11 est important de rapporter ici quelques phénomènes fort simples qui semblent, à un premier examen, contredire l’idée d’impénétrabilité delà matière, mais qui, examinés déplus près, ne font au contrafre que la confirmer.

Lorsqu’on laisse tomber au milieu de l’eau un corps solide, tel qu’un caillou, il s y enfonce et semble pénétrer le liquide. Cependant il n'a fait qu’en séparer les parties et les déplacer, car si l’on fait l’expérience dans un vase de verre terminé par un col étroit, on constate que le liquide s’est élevé dans le col par suite du déplacement qu’a opéré le caillou.

Il en est de même lorsque nous introduisons la lame d’un couteau dans un fruit, lorsque le menuisier scie uneplanche, lorsque le jardinier enfonce le fer de sa bêche dans le sol ; il n’y a dans tous ces exemples que division et séparation des parties ; mais il n’y a pas pénétration, dans le sens physique du mot.

5. liiTisibilité. — La divisibilité est la propriété qu’ont les corps de pouvoir être partagés en un nombre plus ou moins grand de parties. La nature nous offre de nombreux exemples de cette division de la matière, qu’elle pousse quelquefois presque jusqu’à l’infini.

On a peine à se figurer la ténuité des particules qui sedétachent à chaque instant de certaines substances odorantes. Un grain de

•i LEÇONS DE PHYSIQUE.

musc abandonné dans un appartement, où lairse renouvelle constamment, répand ses particules odorantes de toutes parts, et, au bout d’un an, la balance la plus sensible n’accuse pas de diminution dans son poids.

Certains liquides contiennent dans leur sein des animalcules tellement petits qu’il nous faut, pour les apercevoir, employer des microscopes d’un très-fort pouvoir grossissant ; et cependant chacun de ces animaux possède des organes servant à l’accomplissement de ses fonctions vitales ; chacun de ces organes est lui-môme composé d’un nombre considérable de parties infiniment petites. •

Sanspouvüiralteindre,pardesopérations mécaniques, au ddgré de divisibilité dont ces exemples donnent l’idée, l’homme peut néanmoins arriver à des résultats dont nous signalerons les plus frappants.

Les feuilles d’or dont se servent les doreurs sont tellement minces qu’il faudrait en superposer vingt mille pour atteindre l’épaisseur d’un millimètre.

Wollastonest parvenu à fabriquer un fil de platine dont le diamètre était inférieur à nVr de millimètre; il aurait fallu plus de 144 morceaux de ce fil juxtaposés pour conslituer un faisceau qui eût la grosseur d’un fil de soie de cocon. Voici le moyen qu’il employa : il introduisit un fil de platine dans l’axe d’un moule cylindrique, coula autour du fil de l’argent fondu, et, après la solidification, passa le tout à la filière, c’est-à-dire à travers des trous dcplusen plus petitspercés dans l’épaisseurd’une plaque d’acier. Quand il eut ainsi diminué le diamètre du fil, au point que sasolidité ne pouvait plus se prêter à un nouveau passage à la filière, sans chance de rupture, il le plongea dans l’eau forte qui, dissolvant l’argent sans attaquer le fil de platine, mit ce dernier à nu.

Bien que pouvant être poussée très-loin, la divisibilité de la matière ne peut aller à l’infini, et nous appellerons atomes ou molécules les particules indivisibles, insécables, devant lesquelles nous supposerons qu’elle s’arrête.

6. Porosité. — La porosité consiste dans la propriété qu’ont les corps de présenter entre leurs molécules des interstices auxquels on donne le nom de pœ'es*

Les corps qui en apparence sont les plus compacts et les

NOTIONS PRÉLIMINAIRES. 5

moins susceptibles de présenter des pores, jouissent cependant de la propriété que nous venons de définir.

Les métaux sont poreux : une expérience célèbre des académiciens de Florence l’a démontré pour l’or eu 1661. Une sphère en or exactement remplie d’eau et t'erméc fut soumise à une pression considérable; la sphère se comprima, Ueau suinta à travers les pores du métal, et apparut à l’extérieur comme un dépôt de rosée.

Les peaux des animaux sont percées d'un grand nombre de pores. Que l’on prenne un morceau de peau de chamois, qu’on y verse du mercure, et qu’on en fasse ensuite un nouet;si l’on vient à presser le nouet, le mercure filtrera à travers la peau et s’échappera sous forme de pluie. Les pores que présente la peau des animaux servent à l'accomplissement d’actes importants, comme la transpiration, par laquelle l’animal se débarrasse de produits impropres à la nutrition.

7. CompreNvibillté.' — Tous les corps, lorsqu’ils sont soumis à des pressions suffisantes, diminuent de volume, et c’est ce que Ton exprime en disant qu’ils sont compressibles. C’est ainsi que les colonnes en fonte ou en pierre qui soutiennent nos édifices s’affaissent et se compriment sous le poids des parties qu’elles supportent.

Les liquides sont très-peu compressibles. On les a considérés longtemps comme incompressibles, mais OErstedt * a démontré (42), qu’ils sont doués aussi de compressibilité. Quoi qu’il en soit, cette compressibilité est assez faible pour que dans les applications on puisse la considérer comme nulle. ,

Quant aux gaz, leur compressibilité n’a pour ainsi dire pas de limites. 0n peut la mettre en évidence par le briquet à air.

Soit (fig. 1) un tube en verre très-épais mastiqué dans une douille en cuivre qui le ferme à sa partie inférieure. Introduisons dans ce cylindre, par l’extrémité supérieure, un piston qui s’adap teparfaitement à l’ouverture. Nous enfermons ainsi un volume d’air égal au volume intérieur du tube. En appuyant sur la tige du piston, nous parviendrons à le faire descendre jusqu’à ce qu’il aille toucher la base inférieure du tube, le volume de l’air se trouvant presque réduit à zéro. Si l’expérience a été faite brusque ment, la chaleur dégagée par cette compression suffira pour en-

Œrstedt, physicien danois, né à Rudkiœbing en 1751, mort en iSiSI.

flammer un morceau d’amadou placé à la partie inférieure du piston, et c’est delà que l’appareil tire son nom de briquet à air, 8. iClaiiticité. — l.orsque les corps ont été comprimés ou déformés par une cause quelconque, ils peuvent revenir à leur forme

primitive, et c’est là ce qui constitue la propriété qu’on a désignée sous le nom à! élasticité. Un corps qui, après la compression, reprendrait exactement sa figure primitive, serait parfaitement élastique; il ne l’est qu’imparfaitement s’il ne revient qu’imparfaitement à son premier état.

Lorsque d’une grande hauteur on laisse tomber une bille d’ivoire sur une plaque de marbre polie recouverte d’une couche de corps gras,labille vient frapper le plan de marbre et rebondit à une certaine hauteur.On constate,après ce choc, que le corps gras a été enlevé suivant la surface d’un petit cercle, ce qui prouve que la bille s’est aplatie et a touché le marbre suivant la surface de ce petit cercle. Mais son élasticité la faisant brusquement revenir à sa forme primitive a produit ce qu’eût fait un ressort à boudin comprimé entre la bille et le marbre, elle l’a fait rebondir.

Il en est de même lorsque les enfants lancent une balle élastique contre un mur. C’est encore par l’élasticité des bandes d’un billard que l’on explique comment une bille qui vient les frap- Fig. 1 . per est renvoyée dans une direction

déterminée.

9. Mobilité et inertie. — La mobilité est la propriété qu’ont les corps de pouvoir être transportés d’un lieu dans un autre.

Un corps ne se met jamais en mouvement de lui-méme; s’il passe de l’état de repos à l’état de mouvement, c’est qu’une cause extérieure a agi sur lui. Cette cause est appelée force. Lorsqu’un

MOTIONS PRELIMINAIRES

corps est en mouvement, il ne peut nofi plus modifier ce mouvement de lui mOme. Tout ralentissement, toute accélération dans sa marche est l’efiet d’une force extérieure. Cette incapacité dans laquelle se trouvent les corps de ne pouvoir modifier en rien leur état de repos ou de mouvement a été désignée sous le nom àünertie.

Bien des faits semblent tout d’abord en opposition avec cette définition; mais cependant ils rentrent dans la loi générale.

Nous n’en citerons que deux : une bille est lancée sur le tapis d’un billard ; si elle jouit de la propriété que nous venons d’appeler inertie, il semble qu’elle doive se mouvoir indéfiniment ; et cependant, à mesure qu’elle s’avance, nous la voyons marcher plus lentement et finir par s'arrêter. En effet, une double cause a agi sur elle pour diminuer d'abord et annuler ensuite sa vitesse; c’est la résistance de l'air et le frottement du tapis. L’air ne peut être pénétré par la bille en mouvement; pour que celle-ci s'avance, il faut qu’elle déplace les molécules gazeuses, qu’elle les refoule les unes sur les autres qu’elle partage sa vitesse avec elles. Si polie qu’elle soit, elle présente néanmoins des aspérités qui s’engagent dans celles que forment les filaments du lapis. Pour avancer sur la table du billard, il lui faut successivement courber devant elle tous ces filaments, leur communiquer par suite une partie de sa vitesse. Au bout d’un certain temps, cette double résistance a absorbé toute la vitesse du mobile et il s’arrête. Pour prouver l’influence du frottement, on peut, du reste, lancer la bille sur un plan de marbre bien poli, et la durée du mouvement deviendra incomparablement plus grande.

Si un corps abandonné à lui-même tombe, ce n’est pas qu’il ait été capable de passer, par sa propre spontanéité, de l’état de repos à celui de mouvement; c’est qu’il a été soumis à la force attractive qui dirige tous les corps vers le centre de la terre, force que nous étudierons plus tard sous le nom de pesanteur.

C’est encore la pesanteur qui modifie la vitesse d’un projectile lancé horizontalement. S’il n'était pas soumis îi l’action de celte force et à la résistance de l’air, il continuerait indéfiniment sa course, horizontalement et avec la même vitesse, tandis que, soumis à celte double action, il décrit une ligne courbe appelée parabole et finit par s’arrêter.

10. I/inertie de la matière sert à expliquer un certain nombre de faits.

Lorsqu’un cheval lancé avec une vitesse un peu grande s’arrête brusquement, son cavalier est souvent projeté en avant. C’est qu’en eifet, participant au mouvement du cheval, il n’a pu modifier la vitesse qu’il partageait avec lui et qui a suffi pour remporter par-dessus la tête de l’animal. C’est de la même manière que s’expliquent les accidents dont sont victimes les personnes placées dans une voiture qui, lancée avec une grande vitesse, vient à heurter un obstacle qui l’arrête instantanément.

Lorsqu’on saute en bas d’une voiture en mouvement, on est presque toujours précipité par terre dans le sens de la marche. C’est qu’en effet, lorsqu’on arrive sur le sol, la vitesse des pieds se trouve brusquementaiinulée, taudis qu’au contraire les parties supérieures du corps, conservant toujours la vitesse qu’elles tenaient de la voiture, sont emportées par elle en avant. Lorsqu’on veut éviter ces accidents, il faut, en sautant, se pencher dans un sens inverse de celui de la marche, car la vitesse acquise n’u alors pour effet que de rétablir le corps dans la verticale.

Lorsqu’une locomotive, traînant à sa suite un certain nombre de wagons, vient à choquer un obstacle qui l’arrête, les voitures qui la suivent continuent leur marche en vertu de la vitesse acquise, montent les unes sur les autres, et c’est là ce qui rend si terribles les accidents de chemins de fer.

11. Mouvement absolu et relatif. — Le mouvement absolu d’un corps est le déplacement réel de ce corps dans l’espace, ce déplacement étant considéré par rapport à des points absolument fixes. Quand on considère, au contraire, le mouvement du mobile par rapport à des points qui sont eux-mêmes en mouvement, on dit que le mouvement est relatif. Ainsi, lorsqu’une personne se déplace sur le pont d’un bateau à vapeur, elle est en mouvement absolu par rapport à des repères fixes pris en dehors du bateau, mais elle est en mouvement relatif par rapport à tous les points du bateau qui sont eux-mêmes entraînés dans un mouvement commun.

i’2. Mouvement uniforme. — Lorsque le mobile parcourt des espaces égaux en temps égaux, le jnouvoment est dit aniforme, et l’espace parcouru pendant une seconde est appelé la vitesse du mouvement.

NOTIONS PRÉLIMINAIRES

13. lIoaT«m«iit Tarié. — Lorsqu'on fait agir une force sur un corps pendant un temps infiniment court, ce corps se met en mouvement sous l’action de cette force, et si on la suspend immédiatement, il continue, en vertu de son inertie, à se mouvoir d’un mouvement rectiligne et uniforme mais si l’on vient à faire agir sur lui une nouvelle force, son mouvement se moditie ; la vitesse n’est plus la môme et change à chaque instant sous l’action permanente et modificatrice de la force. On dit alors que le mouvement est varié,

' La définition de la vitesse, en pareil cas, n’est plus aussi simple que dans le mouvement uniforme; et, sans entrer, à ce sujet, dans des détails qui sont du domaine de la mécanique, nous dirons que, dans un mouvement varié, la vitesse, à un moment donné, est celle du mouvement uniforme qui succéderait au mouvement varié, si à ce moment on suspendait l’action de la force qui agit sur le mobile.

14. Moavemeut uniformément varié. — Le plus simple des mouvements variés est celui dans lequel les variations de la vitesse sont égales en temps égaux; il est appelé mouvement uniformément varié, La variation que subit la vitesse pendant une seconde est appelée accélératioUy que cette variation soit une augmentation ou une diminution. Dans le premier cas, le mouvement est uniformément accéléré, dans le second, il est uniformément retardé.

15. Division de la physique. — Les phénomènes physiques pouvant se grouper en cinq classes principales, nous diviserons la physique en cinq parties : 1® Pesanteur; 2® Chaleur; 3° Électricité et Magnétisme; 4® Acoustique; 5® Optique.

1 Nous ne tenons compte ici ni de l’action de la pesanteur, ni de la résistance de l’air.