CHAPITRE I

On appelle matière tout ce qui affecte nos sens, et corps toute portion limitée de la matière.

La chaleur, l'électricité, la lumière agissent sur nos sens, et sont, non point de la matière, mais un état particulier de la matière. Elles rentrent ainsi dans la définition générale.

Les corps se distinguent les uns des autres par certaines manières d'agir qui leur sont particulières et qu'on appelle leurs propriétés. Toute modification , quelque simple qu'elle soit, qui survient dans l'état d'un corps, constitue ce que l'on appelle dans la science un phénomène. Si on abandonne à elle-même une pierre que l'on tient à la main , elle tombe vers la terre : c'est là un phénomène de mouvement. On voit que nous donnons à ce mot de phénomène un sens bien différent de celui que lui prête le vulgaire. Dans la langue de la conversation , on entend en effet assez habituellement par phénomène un fait extraordinaire, un être bizarre, une anomalie. Lorsque la modification subie par le corps n'altère point sa substance, elle porte le nom de phénomène physique ; ainsi un barreau d'acier que l'on frotte avec un aimant

devient lui-même un aimant, mais sans cesser pour cela de présenter tous les caractères de l'acier. Un morceau de soufre frotté sur du drap acquiert passagèrement la propriété d'attirer les corps légers. Si vous le chauifez, il devient liquide; si vous le chauffez plus fort, il se transforme en vapeur, mais sous ces différents états, il reste toujours soufre. Ses propriétés physiques, celles qui tiennent à sa constitution mécanique, ont seules changé, mais sa substance est restée la même.

Mais si la substancé est altérée, si le corps perd quelques-uns de ces principes constituants, ou s'il s'unit k des corps d'une nature autre que la sienne, alors le phénomène reçoit le nom de phénomène chimique. Ainsi, le soufre chauffé avec du fer forme une substance complètement nouvelle, douée de propriétés toutes spéciales, autres que celles du fer et du soufre. La formation de ce nouveau corps est le résultat d'une action chimique.

Nous nous proposerons dans ce cours l'étude du premier ordre de phénomènes. Mais nous ferons remarquer qu'il y a une telle connexité entre les phénomènes physiques et les phénomènes chimiques, qu'il nous sera presque impossible de ne pas faire de temps en temps une excursion sur le domaine de la chimie, de même que dans le cours de chimie il nous faudra très-souvent faire appel aux principes de la physique.

Les corps ne sont point eux-mêmes la cause des modifications qu'ils subissent. Cette cause est distincte de leur substance. On lui donne le nom de force ou agent.

Propriétés générales. — Parmi les propriétés que nous aurons à étudier, il en est quelques-unes qui appartiennent exclusivement à un corps déterminé ou à un petit nombre de corps, d'autres qui sont l'apanage d'une certaine classe de substances, mais il en est aussi qui appartiennent à tous les corps sans exception, et que l'on appelle à cause de cela propriétés générales. Comme leur connaissance est liée d'une manière intime à celle de la constitution des corps eux-mêmes, nous ferons de leur étude l'objet de ce premier chapitre.

Ces propriétés générales sont :

L'étendue, l'impénétrabilité, la divisibilité, la porosité, la compressibilité, l'élasticité, la mobilité et l'inertie.

1° Étendue. Tous les corps, quels qu'ils soient, occupent une certaine place dans l'espace : c'est là ce que l'on veut exprimer lorsque l'on dit que tous les corps sont étendus. La géométrie a précisément pour but la mesure de l'étendue sous les différentes formes qu'elle peut affecter, longueur, surface ou volume. Mais les procédés qu'elle indique ne sont applicables qu'à un bien petit nombre de cas, et, si l'on considère l'infinie variété des formes que nous présentent les corps, on pourra tout de suite juger de l'insuffisance de cette science. Nous verrons plus tard que la physique nous fournit un moyen de mesurer le volume d'un corps, quelque irrégulier qu'il soit, pourvu qu'on ait une balance pour le peser.

2° Impénétrabilité. Quand en physique on dit que les corps sont impénétrables, on veut dire que deux corps ne peuvent occuper en même temp3 une même place dans l'espace. Nous rencontrons encore là un mot dont le sens est en désaccord apparent avec celui qu'on lui donne dans le langage ordinaire. N'entend-on pas dire à chaque instant qu'un clou pénètre dans une planche, que la main pénètre dans l'eau, pour exprimer que le clou déplace les fibres du bois et va se loger dans l'espace qu'elles ont laissé libre en s'écartant, ou bien que la main divise la masse d'eau ? Mais il n'entre pas dans la pensée de celui qui se sert ainsi du mot pénétrer que le clou et le bois, ou que la main et l'eau soient simultanément à la même place, pas plus qu'on ne croit que lorsque l'eau imbibe un tas de sable ou un pavé de grès, l'eau occupe la même place que les grains de sable ou les particules du grès.

Ces deux propriétés de l'étendue et de l'impénétrabilité présentent ce caractère tout spécial qu'il est impossible de concevoir l'existence d'un corps sans ces propriétés, tandis qu'il ne répugne point à la pensée de supposer l'existence d'un corps que l'on ne pourrait point diviser m comprimer.

3° Divisibilité. Tous les corps sont divisibles en parties plus petites. Les substances les plus dures comme l'acier et le diamant peuvent être brisées et pulvérisées. C'est, en effet, avec la poudre de diamant que Ton usef et que Ton polit les diamants pour leur donner ce que Ton appelle la taille. Mais quoique dans la pensée cette division de la matière puisse être poursuivie indéfiniment, puis- que, quelque petit que soit un corps, on conçoit qu'il puisse être partagé en deux fragments, en fait cependant cette division est limitée. Lorsque nous brisons entre nos mains un morceau de craie, nous nous trouvons promplement arrêtés par les difficultés de saisir et de presser convenablement les fragments. Si nous mettons alors la craie dans un mortier, et si nous l'écrasons avec un pilon, au bout d'un certain temps les grains sont amenés à un degré de ténuité que nous ne pouvons plus dépasser, le travail dût-il durer tout un jour. Les forces mécaniques dont nous pouvons disposer sont limitées, et il en est de même de tous les agents quels qu'ils soient. Le mot atome, dont on fait usage si fréquemment dans la science, ne signifie donc pas une partie d'un corps théoriquement et absolument insécable, il signifie seulement le dernier degré de division auquel un corps puisse arriver par l'emploi d'un certain ordre de forces. Les atomes chimiques seront plus petits que les atomes mécaniques, si les forces chimiques ont une puissance de division supérieure à celle des forces mécaniques.

La nature nous fournit des exemples d'une division prodigieuse et que l'esprit a peine à concevoir. Tout le monde a entendu parler de ces petits êtres appelés animalcules infusoires, que le micrôscope fait découvrir dans une goutte d'eau. Ces animaux, tout aussi bien que les êtres les plus gigantesques, comme l'éléphant et la baleine, ne vivent qu'à la condition de prendre des aliments et de les digérer; il leur faut donc un appareil digestif; que l'on juge alors des dimensions des organes qui composent l'appareil digestif de semblables animaux! Mais il y a plus : les infusoires sont carnassiers, c'est-à-dire qu'ils

se nourrissent d'animaux plus petits qu'eux et peut-être aussi carnassiers eux-mêmes. Où cette division s'arrêtet-elle? Sans doute bien au delà des limites de notre vue, aidée même des plus puissants microscopes.

Les matières colorantes et les odeurs nous offrent aussi des exemples curieux de division extrême. Une goutte de carmin versée dans une grande carafe d'eau donne au liquide une colororation très-marquée. Cette coloration se manifeste en tous les points de l'eau; ainsi la gouttelette rouge s'est diffusée dans toute la masse liquide et a fourni de la matière colorante à toutes ses parties. Un morceau de musc qu'on laisse séjourner quelque temps dans un tiroir l'infecte à un tel point qu'au bout de vingt ou trente années, quoique l'air soit renouvelé plusieurs fois par jour, l'odeur persiste encore avec une très-grande force. Si l'on se représente que toutes les fois qu'on a changé l'air du tiroir, le gaz en sortant a emporté avec lui les principes odorants qui s'y trouvaient disséminés, on voit tout de suite quelle immense quantité de particules a dû renfermer le morceau de musc.

Les forces mécaniques sont, sans aucun doute, de toutes les forces que nous pouvons mettre en jeu, celles qui nous permettent le moins d'approcher de ce degré extrême de division dont nous venons de donner des exemples, et cependant nous pourrions encore citer des faits qui prouvent que , par l'emploi de moyens purement mécaniques, on arrive à une limite de division déjà bien reculée. Wollaston est parvenu à étirer un fil de platine pesant un gramme, de manière à lui donner une longueur de 20 000 mètres. Le moyen qu'il employait pour cela est à la fois très-simple et très-ingénieux. Il tendait dans l'axe d'un moule cylindrique un fil de platine, et il coulait alentour de l'argent fondu, puis il faisait passer ce lingot dans les trous d'une filière de manière à lui donner à chaque passage un diamètre plus petit et une longueur plus grande. Il mettait ensuite le fil ainsi obtenu dans le liquide que les graveurs appellent Veau-forte. L'argent se dissolvait et le fil de platine se trouvait mis à nu. Il était

si fin que la loupe seule permettait de le voir bien nettement. Or, si on se représente cette longueur de 20 kilomètres partagée en dixièmes de millimètre, on aura ainsi 200 millions de parties visibles à l'œil dans un gramme de substance.

4° Porosité. Non-seulement cette division est possible, mais elle existe de fait dans les corps. La matière qui les compose n'est pas continue. Elle est répartie en petites masses appelées molécules tenues à distance les unes des autres. Les molécules, comme les distances qui les séparent, sont infiniment trop petites pour que nos sens imparfaits pufssent les distinguer; mais si nous ne pouvons point nous assurer directement que tel est l'étatdes corps, du moins est-il des faits, conséquences de leur constitution même, qui nous sont démontrés par l'expérience, et qui établissent d'une manière incontestable les principes que nous venons de mettre en avant.

Prenons un tube en cristal d'environ 1 mètre de hauteur et 6 à 7 centimètres de diamètre, muni à son extrémité inférieure d'une monture en cuivre mastiquée sur le verre. A cette monture est vissé un robinet surmonté d'un petit tube recourbé qui vient s'ouvrir dans le cylindre de cristal à 1 décimètre du fond (fig. 1). A l'autre extrémité du cylindre se trouve une autre monture en cuivre ouverte librement. On ferme cette ouverture avec un couvercle en forme de boîte et dont le fond est fait soit avec une plaque de chêne taillée perpendiculairement aux fibres du bois, soit avec une peau de chamois. Les rebords de la monture sont enduits de suif, pour que le couvercle ferme plus hermétiquement. On visse alors le robinet sur la platine de la machine pneumatique, appareil que nous dé- Fig. i. crirons plus tard et qui sert à enlever l'air d'un vase fermé; puis on verse dans la boîte à fond de chêne ou de peau une couche de mercure d'un ou deux

centimètres d'épaisseur. Si on fait alors manœuvrer la machine pneumatique de manière à enlever l'air qui remplit le tube, on voit le mercure tomber en pluie fine après avoir passé au travers de la peau ou du bois. Il est évident qu'il ne pourrait traverser ces corps s'ils étaient formés d'une matière continue. Ainsi le bois et la peau présentent dans leur masse des interstices, des vides dans lesquels le mercure a pu se glisser et se frayer un passage. Ces petits espaces vides sont appelés les pores. Si le mercure n'est pas tombé dès l'instant où on l'a mis dans la boîte, c'est parce que les pores étaient déjà occupés par un autre corps. Comme la matière est impénétrable, le mercure ne pouvait passer qu'à la condition que l'air lui céderait la place. Les vides du bois étaient trop petits pour que le mercure et l'air pussent circuler en même temps, à côté l'un de l'autre. Aussi a-t-il fallu expulser d'abord l'air en l'aspirant avec la machine pneumatique.

Nous avons tenu à montrer tout de suite la porosité des substances empruntées aux tissus des animaux et des végétaux, et l'on en comprend le motif. Les aliments que nous introduisons dans notre corps sont, comme tout le monde le sait, conduits de la bouche à l'estomac, de l'estomac aux intestins et de là rejetés au dehors en suivant les replis d'un tube membraneux appelé tube digestif, qui n'a aucune communication apparente avec les organes qui l'entourent. Il faut cependant que la portion nutritive des aliments pénètre dans la profondeur des organes, dans toutes les parties du corps, pour les nourrir, les accroître dans la période de la jeunesse, ou réparer leurs pertes dans l'âge où la croissance est complète. Ces pertes sont réelles, comme on peut s'en assurer en se pesant immédiatement après un repas, puis se pesant de nouveau après un jeûne de quelques heures. C'est par l'effet de la porosité des membranes et de tous les tissus en général que les matières alimentaires, rendues fluides par la digestion, peuvent traverser la paroi du tube digestif, puis pénétrer de proche en proche jusqu'aux

organes les plus éloignés. Il en est de même pour les végétaux.

La porosité ne se rencontre pas seulement dans les . tissus organisés des êtres vivants, nous la trouverons également dans les substances minérales. Ainsi, c'est par l'effet de la porosité que le café monte dans un morceau de sucre que Ton met en contact par sa partie inférieure avec la liqueur. Si une goutte d'huile déposée sur du marbre pénètre, dans le sens vulgaire du mot, k une assez grande profondeur dans la pierre, c'est encore à la porosité qu'il faut l'attribuer. C'est toujours parle même motif qu'un morceau de grès, plongé dans l'eau, s'imprègne de ce liquide jusque dans ses parties les pluscentrales. Il faut remarquer qu'au moment où le grès est introduit dans l'eau il s'en échappe des bulles d'air qui montent à la surface du liquide. Cet air était logé dans les pores de la pierre; l'eau, en s'y introduisant, en chasse peu à peu le gaz. L'effet est plus manifeste.avec le sucre, parce que l'eau, en vertu de son action dissolvante, agrandit rapidement les intervalles moléculaires et permet k l'air de s'échapper plus rapidement. Il n'est pas jusqu'aux corps les plus compactes en apparence, comme les métaux, qui ne manifestent d'une manière très-nette la porosité, comme nous allons le voir dans le paragraphe suivant.

Quant aux liquides et aux gaz, leur porosité est évidente ; puisque les liquides peuvent se mélanger entre eux, et se mélanger aussi aux corps solides, comme cela arrive quand on dissout du sucre dans l'eau; puisque les gaz se mélangent entre eux et se dissolvent dans les liquides, témoin l'eau de Seltz.

5° Compressibilitè. Tous les corps sont compressibles, c'est-à-dire que, soumis à une pression exercée sur leur surface, ils diminuent de volume. La même quantité de matière se trouve réduite à occuper un espace moindre, ce que l'on exprime en disant que le corps est devenu plus dense»

Lorsqu'une colonne de fonte est chargée d'un poids

considérable, elle subit un raccourcissement très-appréciable. Il est vrai qu'en môme temps son diamètre s'accroît un peu, mais cet accroissement du diamètre n'est pas en proportion du raccourcissement de l'axe, et l'effet produit est en résumé une diminution de volume et un accroissement de densité. Il en serait de même pour une colonne de pierre, ou pour un bloc de bois. La connaissance de l'écrasement qu'une colonne peut ainsi subir sous l'influence d'une certaine charge, est, comme on le pense bien, d'une haute importance; car, dans les constructions, il faudra proportionner les dimensions des colonnes aux pressions qu'elles auront à supporter, pour resserrer dans des limites très-étroites la quantité dont elles peuvent se raccourcir, et assurer la solidité de l'édifice.

On a cru longtemps l'eau et les liquides en général incompressibles. On citait comme preuve l'expérience faite par les savants de l'Académie del Cimento à Florence. Voici en quoi consistait cette expérience. On démontre en géométrie que de tous les solides, ayant même surface, la sphère est celui qui comprend le plus grand volume. Il suit de là qu'une enveloppe sphérique creuse que l'on déforme d'une manière quelconque prend un volume plus petit. Les académiciens de Florence remplirent alors complètement d'eau une sphère d'or et fermèrent hermétiquement l'ouverture d'introduction à l'aide d'un bouchon en or soudé sur les parois ; puis, pressant la sphère à l'aide d'un étau, ils cherchèrent à la déformer. Le changement de figure eut lieu, et, de plus, ils virent l'eau suinter en gouttelettes par tous les points de la surface de la sphère. Ils en tirèrent la conclusion que le volume de l'eau était resté invariable, tandis que le volume de la sphère avait diminué, ce qui expliquait sa sortie ; qu'en un mot, l'eau était incompressible. Il est facile de comprendre que ces conclusions étaient prématurées ; car tout ce que l'expérience prouvait, c'est que la diminution £e volume de l'eau était moindre que la diminution de volume de son enveloppe. En revanche, elle établissait clairement la porosité des métaux.

Voici, au surplus, comment on pent démontrer que l'eau est compressible (fig. 2). On prend pour cela un cylindre en cristal fermé à sa partie inférieure par une monture en cuivre bien mastiquée, et muni à son extrémité supérieure d'une autre monture en cuivre se terminant par un col cylindrique d'un diamètre moindre que le cylindre principal. Un bouchon métallique, faisant l'office de piston, glisse dans ce cylindre, qu'il ferme hermétiquement; on peut à volonté le faire monter ou descendre à l'aide d'une vis. Un petit robinet latéral sert à compléter le remplissage du tube. On a à l'avance rempli d'eau tout l'appareil, le piston étant le plus haut possible. Si l'on fait tourner la vis, le piston descend, et comme il ne peut descendre qu'en repoussant l'eau, il s'ensuit que la compressibilité est démontrée.

On peut cependant opposer à l'expérience faite dans ces conditions une objection très-plausiblîé. Lè cylindre de verre éprouve dé là part du liquide une pression de dedans en dehors qui tend h accroître son diamètre ; on pourrait alors penser que l'eau refoulée par le piston se loge dans le nouvel espace qui lui est fourni par l'écartement des parois. Mais si la pression s'exerçait en dehors aussi bien qu'en dedans, alors cet écarlement ne se produirait plus. C'est ce qu'on réalise à l'aide d'une addition que nous allons signaler.

A l'intérieur de l'appareil, tel que nous venons de le décrire, on établit sur une tablette de métal un tube de verre d'environ deux centimètres de diamètre, fermé en bas, soudé à sa partie supérieure à un second tube de plus petit diamètre formant un col cylindrique. Un liquide quelconque, de l'eau par exemple, remplit le cy-

lindre inférieur et la moitié du col. Une petite goutte de mercure est déposée sur la surface de l'eau ; et comme le tube est très-étroit et que le mercure ne peut alors déplacer le liquide , il reste sur l'eau , quoique beaucoup plus lourd qu'elle. Une graduation est tracée sur la tablette à coté du col. Cet appareil est entièrement plongé dans l'eau qui remplit le grand cylindre.

Quand on vient à faire descendre le piston, on voit la gouttelette de mercure descendre dans le tube. Ici l'expérience est plus complète, puisqu'il y a, pour le vase, pression extérieure en même temps que pression intérieure, et que cependant le niveau du liquide s'abaisse.

Cet appareil est connu dans les cabinets de physique sous le nom de pièzornètre (TŒrsted.

Quant aux gaz, leur compressibilité est beaucoup plus facile à constater. Ainsi, posons sur l'eau une petite bougie allumée, fixée sur un morceau de liège, puis mettons par-dessus une cloche dont les bords plongent légèrement dans l'eau (fig. 3) : si avec la main nous forçons Fig. 3. la cloche à enfon-

cer petit à petit dans l'eau, nous verrons la petite bougie s'enfoncer avec elle; mais la surface de l'eau qui la porte ne restera pas au niveau des bords de la cloche , elle montera dans cette cloche d'autant plus qu'on enfoncera davantage, de telle sorte que la couche d'eau, déprimée par l'air en vertu de l'impénétrabilité, aura cependant diminué le volume de la masse gazeuse.

Nous pourrions aussi prendre le petit instrument représenté dans la fig. 4. C'est un tube cylindrique fermé hermétiquement à une extrémité et ouvert à l'autre. On engage dans le tube une tige formant piston, c'est-àdire présentant un tête cylindrique qui glisse dans le tube

en le fermant complètement. Une pression convenablement graduée refoule petit a. petit Pair de cet appareil, et permet au piston d'arriver presque jusqu'au M± fond du tube.

Il n'y aurait plus lieu à objecter ici la dilatation de l'enveloppe, cette dilatation étant certainement négligeable devant la variation considérable du volume du gaz, au moins tant qu'il s'agit simplement de montrer la compression de l'air.

Ainsi l'air diminue de volume. Lorsqu'on refoule violemment le piston, la compression de l'air développe assez de chaleur pour enflammer un petit morceau d'amadou fixé à la tête du piston. C'est ce qui a fait donner à cet instrument le nom de briquet à air.

Il est à peine nécessaire d'ajouter que si les corps sont compressibles, ils sont aussi dilatables.

6° Élasticité. On désigne sous ce nom la propriété que possèdent tous les corps, pris sous un certain volume ou avec une certaine forme, puis ! modifiés par l'action d'une force, de revenir à leur fis- premier volume, k leur première forme, dès l'instant où cette force cesse d'agir, pourvu toutefois que V écart riait pas dépassé une certaine limite.

Ainsi dans l'expérience du briquet k air, si, après avoir refoulé le piston avec la main dans l'intérieur du cylindre, on l'abandonne à lui-même, on le voit revenir sur ses pas et retourner vers son point de départ. On comprend que le frottement qu'il éprouve doit éteindre assez promptement son mouvement; il ne faudra donc point s'étonner s'il ne reprend pas tout à fait sa position initiale.

De même dans l'expérience indiquée pour la démonstration de la compressibilité de l'eau, si, lorsque le piston est arrivé au point le plus bas, on ouvre le robinet, l'eau jaillit immédiatement par l'ouverture et reprend ainsi le volume qu'elle avait perdu.

Une tige d'acier bien droite que l'on fixe par un de ses bouts, puis que l'on fléchit légèrement, revient à la ligne

droite dès l'instant où on la laisse à elle-même. Il est vrai qu'elle n'y revient pas immédiatement; elle dépasse la position de la ligne droite et se fléchit dans l'autre sens, puis elle est rappelée par l'élasticité vers la ligne droite, la dépasse de nouveau dans le premier sens, y retourne encore et ainsi de suite, accomplissant ainsi un mouvement d'une nature particulière qu'on appelle mouvement de vibration ou d'oscillation. Ces vibrations, dont la cause est précisément l'élasticité, décroissent, puis s'éteignent, et la tige se trouve, au bout d'un certain temps, revenue à sa première position.

Lorsqu'une bille d'ivoire ou d'agate tombe sur une surface plane et dure , elle rebondit. Ce phénomène bien connu est encore dû h l'élasticité. Il est facile de voir que la bille, au moment du choc, se déforme et s'écrase dans le sens du choc. Pour le rendre évident, on n'a qu'à étendre sur la surface plane une couche mince de suif. En y déposant doucement la bille, on fera sur le suif une petite tache. Si on laisse la bille tomber de haut, la tache pourra être sept ou huit fois plus large; ce qui ne s'explique qu'en admettant que la bille s'est écrasée et a pu alors enlever le suif sur une plus grande surface. Si, après cela, on replace la bille doucement, elle fait la même petite tache étroite qu'elle faisait dans le principe. Elle a donc repris sa première forme sphérique. Elle n'a pu y revenir qu'en repoussant le plan, et comme le plan n'a pas cédé à sa pression , c'est alors elle qui a reculé en rebondissant. Le même effet se produit aussi avec une goutte d'eau qui tombe k terre, et toujours pour la même cause.

Il peut sembler étrange que nous affirmions que tous les corps sont élastiques, car il est un certain nombre de corps que l'on est habitué à regarder comme non élastiques et qu'on appelle des corps mous, le plomb, par exemple. Cette idée est-elle exacte , et le plomb est-il dénué d'élasticité? Lorsque nous plions une tige d'acier d'une certaine quantité , et que nous l'abandonnons ensuite, elle revient à sa première forme. Cependant elle

n'y retourne complètement que si l'écart qu'on lui a donné n'a pas été trop considérable. Prenons maintenant une tige d'étain, elle se comportera comme la tige d'acier, avec cette différence que si on a pu écarter la tige d'acier hors de la ligne droite d'une quantité assez considérable sans qu'elle cessât d'y revenir exactement , il ne faut au contraire écarter la tige d'étain que d'un angle très-petit, sans cela, elle ne reprendrait pas sa position première. Il en est de même, sans aucun doute, pour le plomb: seulement , la différence que nous avons constatée entre l'acier et l'étain se présente entre l'étain et le plomb. L'écart que le plomb peut supporter dans les limites de son élasticité est tellement petit, que notre œil ne peut pas le constater. Tout déplacement donné au plomb, appréciable à notre vue, dépasse cette limite d'élasticité, et le plomb nous paraît mou.

7° Mobilité. — Inertie. Tout corps sollicité par une force entre nécessairement en mouvement s'il est libre dans l'espace , et ce mouvement ne peut cesser que par l'action contraire d'autres forces. Le corps ne peut ni se donner le mouvement ni se l'ôter. C'est ce qu'on exprime en disant qu'il est mobile et inerte à la fois. Au surplus les questions de mouvement sont moins du ressort de la physique que de celui de la mécanique, et nous ne traiterons de ces questions délicates qu'autant qu'elles se rattacheront indispensablement aux matières du cours.

Disons seulement que toutes les fois qu'un corps est soumis à l'action d'une force seule, il doit nécessairement lui obéir, et le sens de son mouvement, ou la droite qu'il parcourt, indique la direction de la force. Nous disons la droite, parce que le corps ne pouvant de luimême modifier en rien le mouvement qu'il a reçu, il ne peut y avoir changement de direction dans la route suivie qu'autant qu'une autre force viendrait agir sur le mobile, pour le détourner de cette route. . 1

Si plusieurs forces agissent simultanément sur un même corps, il peut se faire qu'il y ait mouvement. Dans pe cas, le mouvement n'ayant évidemment lieu que dans

PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES CORPS. i S

une certaine direction unique, une force convenable , qui agirait dans cette direction précisément, pourrait à elle seule déterminer ce même mouvement. Elle pourrait donc remplacer le système des forces données et s'appelle sa

résultante.

On convient de représenter une force par une droite , dont la direction dans l'espace est celle du mouvement que pren-* drait le mobile obéissant à l'action de cette force, et dont la longueur est proportionnelle à l'intensité de la force.

Lorsque deux forces agissent simultanément sur un même point, elles ont toujours une résultante; et l'on démontre en mécanique que cette résultante est représentée, en grandeur

comme en direction, par la diagonale du parallélogramme qui aurait pour côtés les lignes représentant les deux forces. — Ainsi AB, AC étant deux forces agissant sur un même point A, leur résultante est la diagonale AD (fig. 5).

Réciproquement AD étant une force donnée, il sera toujours possible de lui substituer deux forces dans des directions quelconques différentes AB , AG , comprenant AD dans leur plan. Il suffit de mener par le point D deux droites DC, DB parallèles à ces directions AB, AC, Fi s- 5 * et les longueurs mêmes AB, AC mesu-

rent les forces en question , qu'on appelle les composantes de AD.

On appelle point fixe un point qui ne peut recevoir de la part d'une force, quelque grande qu'elle soit, aucun déplacement appréciable. L'effet de la force agissant sur un point fixe n'est plus alors un mouvement, mais une pression sur l'obstacle.

Lorsqu'une force agit sur un point, mobile il est vrai, mais lié invariablement à un point fixe, s'il arrive que la direction de la force soit celle de la droite qui passe par les deux points , alors son effet est détruit, comme mouvement bien entendu; car elle produit encore une tension

ou une pression sur l'obstacle matériel qui lie les deux points.

Maintenant, quand plusieurs forces agissent simultanément sur un même corps , il peut arriver aussi que le corps reste en repos. Il suffirait évidemment pour cela que l'une des forces du système fût égaie et opposée en direction k la résultante de toutes les autres. Ce cas particulier du repos, produit sous l'influence de forces dont les effets se neutralisent, s'appelle Y équilibre.

Nous bornerons là ces notions sur les forces; elles nous suffiront pour l'intelligence des premiers phénomènes de mouvement que nous aurons à étudier.

État des corps. — L'étude que nous venons de faire des propriétés générales des corps nous a prouvé que les corps, sous quelque état qu'ils se présentent, sont composés de petites parties (particules ou molécules) tenues à distance les unes des autres, susceptibles de se rapprocher ou de s'éloigner. Les liaisons qui existent entre ces molécules sont plus ou moins intimes. Ainsi dans un corps solide ces liaisons sont telles qu'on ne peut séparer les parties du corps sans un effort plus ou moins grand, et ces parties, une fois séparées, ne se rejoignent plus. Dans les liquides la division se fait sans effort, et si la cause divisante cesse d'agir, les parties se rapprochent et toute trace de la division disparaît. On est convenu d'appeler cohésion la force qui lie entre elles les molécules des corps solides. La cohésion est très-faible dans les liquides; elle n'est cependant pas tout k fait nulle, car on sait que si l'on plonge le doigt dans l'eau , on enlève , en le retirant, une goutte suspendue dont les molécules se tiennent les unes les autres par une véritable cohésion. Dans l'air, la vapeur d'eau, les fluides gazeux, non-seulement cette cohésion est nulle, mais elle est même remplacée par une force répulsive qui s'exerce constamment entre les particules du gaz, de telle sorte que quelque "grand que soit l'espace qu'on lui fournit, il le remplit toujours tout entier.

Posons sur la platine de la machine pneumatique une

vessie fermée et contenant une petite quantité d'air, elle est flasque et ne présente qu'un petit volume. Recouvronsla maintenant d'une cloche, et par le jeu de la machine, enlevons de cette cloche l'air qui entoure la vessie : immédiatement nous voyons celle-ci se gonfler, s'étendre et remplir, si ses dimensions le lui permettent, tout le volume de la cloche.

Ainsi, dans les corps solides, cohésion, fixité des positions relatives des particules.

Dans les corps liquides , cohésion très-faible , mobilité très-grande des parties.

Dans les gaz , absence complète de cohésion ; les molécules se repoussent mutuellement.

II résulte de là que :

Un corps solide a une forme et un volume déterminés.

Un corps liquide a un volume déterminé , mais point de forme propre; sa forme est celle du vaso qui le contient.

Enfin , un gaz n'a ni volume ni forme déterminés. Il a la forme et le volume de l'espace qui le renferme.