ARTICLE XV

Du mouvement alternatif, ou du va-et-vient dans les machines.

Il n'y a que peu de mécaniciens qui aient considéré la portion de force qui se perd dans les machines lorsqu'on communique à des pièces massives des mouvemens rapides de va-et-vient, tels que ceux que l'on donne aux châssis des moulins à scier, aux balanciers des machines à vapeur, etc., etc. Ceux qui ont écrit sur

( i ) Voyez note h à la lin de l'ouvrage.

CONSTR. DE MACHINES A VAPEUU. tfô la mécanique se sont généralement accordés à dire que le poids d'un corps multipl ié par sa vitesse exprime la mesure de son moment 5 mais peu d'entre eux ont dit que le poids d'un corps, multiplié par le carré de sa vitesse, est la mesure des effets qu'il peut produire, ce qui est pourtant vrai (i), C'est ainsi que nous sommes souvent induits en erreur ; car c'est une faute grave que de croire qu'une force double puisse imprimer à un corps une vitesse doable; il faut quatre fois la force pour porter cette vitesse au double; s'il en est ainsi , il faudra une résistance quadruple pour arrêter un corps animé d'une double vitesse (2) . Par conséquent les forces nécessaires pour produire des mouvemensd'oscillation, sont comme les carrés des vitesses multipliés par les poids des corps mis en mouvement. Au fait de ces principes , j'ai eu soin d'éviter l'usage des grands balanciers dans la con-

(i) Voyez Millwright's Guide, art. 6, (2) Idem.

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struclion de ma machine à vapeur- puisque, par un mauvais arrangement des pièces , la presque totalité de la force delà machine peut être ahsorhée pour donner un mouvement rapide à la masse d'un pesant balancier ; les oscillations naturelles d'un balancier sont réglées d'après sa longueur comme celles d'un pendule, et nous ne pouvons en augmenter la vitesse sans une dépense considérable de force.

Je ne connais pas de moyen pour rendre cette théorie plus facile à concevoir que de la rapporter aux lois de l'écoulement des fluides. L'eau sortant d'un orifice, sous un pied depression, acquiert une vitesse de 8.1 pied par seconde; danscecas lapuissance employée à donner cette vitesse est égale à un huitième du poids du corps mis en mouvement. Supposons maintenant que l'eau s'écoule sous une pression de 4 pieds, sa vitesse sera de 16.2 pieds par seconde; ici la puissance employée à procurer cette vitesse est égale au quart du poids du corps mis en mouvement. Si elle

CONSTR. DE MACHINES A VAPEUR. i/f7 sort sous la pression de 16 pieds, elle se meut avec une vitesse de 34 • 4 pieds par seconde, et une puissance égale à la moitié du poids du corps mû est dépensée pour la lui donner. Sous la pression de 64 pieds elle sort avec une vitesse de 64.8 pieds par seconde, etl'onvoitqu'unepuissanceégale à tout son poids est employée en entier pour lui imprimer cette vitesse. Mais il faut autant de force pour arrêter le mouvement acquis que pour faire acquérir ce même mouvement. Donc , pour donner à un corps un mouvement d'oscillation avec 32-4 pieds de vitesse par seconde, il faut employer une puissance égale au poids du corps ; et si l'on veut porter cette vitesse à 64.8, il faudra employer une puissance égale au double de son poids.

Quelque grave que puisse paraître cet inconvénient , la plupart du temps il disparaît presque entièrement , dans le cas où les oscillations sont produites par ce simple élément de mécanique , la manivelle 3 attachée à Taxe d'une roue à la-

quelle la puissance est appliquée. C'est ainsi que cela a lieu dans les moulins à scie , et dans les machines où la force est employée directement à faire mouvoir un corps oscillant , qui la communique par une bielle à la manivelle d'un volant, comme dans les machines à vapeur sans balancier. Dans Fun et l'autre cas, la ligne qui par tage en deuxparties égales l'arc d'oscillation, doitpasser par le centre du cercle décrit par la manivelle. Dans les scieries où la force est appliquée à la roue dont la manivelle fait mouvoir la scie , tandis que la manivelle s'éloigne de cette ligne milieu d'oscillation, elle fait mouvoir la scie avec un mouvement graduellement accéléré ; et, en s'approchant de cette ligne, elle retarde le mouvement de la scie d'une manière symétrique. Si la scie se meut à vide, c'est-à-dire sans scier, l'excès de mouvement qu'elle reçoit de la manivelle pendant son accélération lui est rendu pendant le mouvement retardé; il ne faut donc qu'une petite force pour maintenir le mou-

CONSTR. DE MACHINES A VAPEUR. 149 vement d'oscillation. Pendant que la scie travaille, la quantité de force qu'elle reçoit, ou le moment , est employé à faire l'ouvrage. Dans la machine à vapeur lecontraire a lieu , attendu que la force est appliquéeàdonnerlemouvementdeva-et-vient au piston, qui en transmet le moment au volant pendant que la manivelle s'éloigne de la ligne milieu d'oscillation; et le moment dont sont animés le piston et toutes les parties de la machine qui lui sont attachées, est communiqué au volant pendant que la manivelle s'approche de cette ligne-, de sorte que peu de force suffit pour maintenir le mouvement d'oscillation sans produire d'autre effet. Lorsque la machine agit sur la résistance, la force est employée à produire les effets, et le moment du volant sert à régler le mouvement de la machine, et à porter la manivelle au-delà de la ligne d'oscillation , ou, sans cela5 elle s'arrêterait. Il lui fait prendre une position telle que le moment du piston, dans un mouvement de va-et-

i5o MANUEL DU MÉCANICIEN

■vient, puisse lui être appliqué avec avantage pour faire continuer le mouvement circulaire du volant.

Feu Robert Leslie, de Philadelphie, à la mémoire et au jugement duquel nous devons une grande déférence, pensait que le cas était Lien différent lorsqu'il s'agissait de faire osciller un balancier pesant , avec une vitesse plus grande que celle qui dépendrait naturellement de sa longueur, même quoiqueatîachéàune manivelle. Nous savons qu'un balancier suspendu très près de son centre de gravité ne demande qu'une très petite force pour la faire osciller avec sa vitesse naturelle, qui est réglée aussi exactement par sa longueur que celle d'un pendule; mais je ne sache pas que l'on ait encore déterminé par l'expérience la quantité de force nécessaire pour lui faire faire un plus grand nombre d'oscillations dans un temps donné, ni quel est le rapport entre cette force additionnelle, la longueur et le poids du balancier. Je ne puis assurer

CONSTR. DE MACHINES A VAPEUR. i5ï qu'elle rende exactement à la manivelle , pendant que celle-ci s'approche de la ligne milieuà'oscillsitioriytoutlemoment qu'elle aura reçu pendant son éloigneraient; mais je suis assez disposé à croire que cet effet n'a pas lieu , comme il a été dit plus haut. Mes idées à ce sujet ne sont pas mûres, ne l'ayant pas examiné avec assez d'attention, quoique je le croie très important.

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