CORPS SOLIDES

Nous avons déjà dit qu’on entend par corps solide^ ceux qui ont une forme déterminée, qu’on ne peut leur faire abandonner, sans employer une force étrangère assez considérable ; cependant il est des circonstances où les limites entre la solidité et liquidité des corps ne sont pas faciles à marquer. Dans les corps l’attraction réciproque des molécules est en équilibre avec la force élastique de la chaleur, de sorte qu’elles ne se touchent pas ; mais elles sont assez rapprochées les unes des autres pour que leur attraction soit modifiée par leur forme et leur nature, et leur équilibre dépend de leurs positions les unes par rapport aux autres ; ce qui ne leur permet point d’abandonner leurs positions.

Porosité. On appelle les intervalles qui e^fibtent entre le»

parties d’un corps. Puisque les molécules des corps ne se touchent . jamais, il s’ensuit que tous les corps solides sont poreux ; mais outre cette porosité que l’on nomme 'porosité moléculaire^ les différentes parties d’un grand nombre de corps sont séparées par des intervalles souvent très-considérables. C’est de cette dernière porosité que nous allons parler, la première étant imperceptible. Les pores des corps solides peuvent être pénétrés par les gaz, les liquides, et quelquefois par les corps solides eux-mêmes. Presque toutes les substances végétales et animales et un grand nombre de minéraux offrent des pores qui peuvent être pénétrés par les liquides et par les gaz. On sait qu’il y a dans la peau de l’homme et des animaux une infinité de pores qui donnent passage à la transpiration ordinaire et à la sueur. L’air et l’eau pénètrent assez facilement les bois, les charbons et la plupart des pierres. Les cordes en absorbant de l’eau augmentent en grosseur, mais elles diminuent en longueur 5 la raison de ce raccourcissement^ c’est que les fils qui les composent sont tournés en spirales, et que, lors-qu’on les mouille, les branches de la spirale grossissant, elles tendent à se rapprocher et à prendre une position perpendiculaire à l’axe de la corde. En mouillant des cordes après les avoir fortement bandées, on est parvenu à soulever de grandes masses. C’est à la dilatation que les bois éprouvent par l’absorbtion de l’humidité de l’air que sont dus les mouvements qui difforment les menuiseries 5 et c’est à la même cause qu’il faut attribuer le moyen si connu de courber les pièces de bois en les mouillant d’un côté et en les présentant en même temps au feu de l’autre. Le côté mouillé se dilate et celui qui est chauflé se contracte; ainsi ces deux causes tendent ensemble à produire la * courbure. On fait, de cette propriété des bois d’augmenter de volume par l’humidité, une application fort ingénieuse pour graver en relief sur les bois. On grave en creux avec un poinson en comprimant le bois, puis on varloupe jusqu’à ce que les parties qui ont été comprimées, soient affleurées, ensuite on met la pièce de bois dans l’eau ; alors les parties, qui avaient été comprimées, reprennent leur volume primitif et se trouvent en relief. On obtient encore, au moyen de cette puissance de dilatation par l’absorbtion de l’humidité, des effets prodigieux qu’il serait trop long de rapporter ici.

Densité. On dit qu’un corps est plus dense qu’un autre, lorsque, ayant un même volume, il est plus pesant, plus massif j et on appelle densité ou pesanteur spécifique le rapport de la quantité de matière contenue dans un corps à la quantité de matière contenue dans un autre corps à volume égal, ou bien le nombre qui exprime combien de fois une substance pèse plus on moins qu’une autre, ayant un volume égal. Pour pouvoir comparer les pesanteurs spécifiques des corps ori se sert de l’eau, parcequ’elle est très rependue dans la nature; de l’eau destillée, parce que sa densité varie suivant les diverses substances qu’elle contient en dissolution ; de l’eau à la température de 4 degrés, parceque c’est seulement à ce point qu’elle atteint sa plus grande pesanteur. Pour déterminer la pesanteur spécifique d’un corps, il faut donc connaître le poids de ce corps et celui d’un égal volume d’eau ; alors on divise le nombre qui exprime le poids de ce premier

corps par le nombre qui exprime celui de l’eau, et le quotient que l’on obtient par cette division est la densité cherchée. On obtient le poida d’un volume d’eau égal à celui du corps dont on veut connaître la pesanteur spécifique, au moyen de ce principe que nous avons déjà énoncé, et qui est qu’un corps plongé dans un fluide quelconque perd do son poids une quantité égale au poids du volume du fluide que ce corps déplace. Ainsi le poids du volume d’eau sera la difierence du corps pesé dans l’air et ensuite pesé dans l’eau ; en divisant donc par cette différence le poids du corps pesé dans- l’air on* aura le rapport de leurs densités respectives.

C’est Archimède qui, le premier, découvrit cette loi de la différence* de pesanteur des corps lorsqu’ils sont plongés dans un^ fluide quel* conque, et c’est cette loi importante qui lui fit connaître que la fameuse couronne d’Hiéron de Syracuse n’était pas toute d’or.

Voici un tableau des pesanteurs spécifiques de certains corps^ celle dé

Peau étant prise pour unité.

Platine passé au laminois, 22,6690 “ « à la filière, 21,0417

forgé, 20,3376

‘‘ purifié, 19,5000

Or forgé, 19,3617

Or fondu, 19,2581

Tungstène, 17,6000

Mercure à 0 H 13,5980

Plomb fondu.

Argent fondu, Cuivre en fil.

Cuivre rouge fondu.

Acier non écroui, Ferre en barre, Etain fondu.

Fer fondu.

Nous voyons par ce tableau que le platine est le corps le plus lourd de la nature, et que l’or vient ensuite.

Compressibilité et extensibilité des. corps solides. Les molécules des corps solides, comme nous Pavons déjà vu, ne se touchent jamais, elles se rapprochent plus ou moins les unes des autres suivant que la^ chaleur diminue ou augmente; et ces deux forces, agissant, l’unepour comprimer, l’autre pour dilater, il en résulte que l’on peut obtenir les mêmes effets par d’autres forces, en un mot, que les corps diminuent de volume lorsqu’on les comprime, et qu’ils augmentent de volume lorsque les forces agissent en sens contraire. On reconnait facilement cette propriété sur les corps poreux flexibles, tels que les éponges, les bois, &c. Mais sur les métaux fondus elle est difficile à+ constater; parceque ces corps sont peu compressibles; qu’il faut le plus souvent de grandes forces pour les comprimer, , et des instruments très délicats pour mesurer cette compression..

Elasticité, On appelle élasticité la propriété que certains corps possèdent de conserver leur forme et de la reprendre lorsqu’elle a été altérée par une force étrangère. Un corps de cette nature revient or-dinairement à sa position primitive, en fesant des oscillations nombreuses autour de cette même position. On peut faire cette expérience sur une tige de bois ou d’acier fixée d’une manière solide à l’une deses- extrémités, et courbée, pnis abandonnée à elle-même. Elle oscillera pendant quelques instants ; mais ces oscillations finiront par s’anéantir,, et cette verge reprendra sa première position» C’est en, vertu j

de l’élasticité qu’une bille d’ivoire, tombant sur un plan de marbre, remonte presqu’à la hauteur du point de départ. Pour connaître que, dans ce cas, la bille a été applatie, et qu’elle a repris sa forme primitive en vertu de son élasticité, on recouvre le marbre d’une légère couche d’huile, après le choc, on trouve que l’huile a été enlevée sur une étendue circulaire assez considérable, et d’autant plus considérable que la bille est tombée avec plus de force.

Il n’y a aucun corps dans la nature qui soit parfaitement élastique, puisque nul, après être tombé librement, ne revient aussi haut que le point de départ ; il n’y a pas de corps non plus qui soit entièrement dépourvu d’élasticité. Ainsi le plomb, le beurre, la graisse offrent un degré plus ou moins sensible d’élasticité. Le cahou-chou, présente une très-grande élasticité. L’élasticité, que l’on parvient à donner à certains corps par un changement brusque de température, est d’une grande utilité dans les arts ; ainsi l’acier, chauffé à une température plus ou moins élevée, et refroidi brusquement dans l’eau froide ou dans un liquide quelconque froid, devient dur, élastique et cassant, d’autant plus que le refroidissement a été plus rapide. Cette opération porte le nom de iremye. On donne à l’acier par la trempe un degré plus ou moins grand de dureté, suivant l’usage que l’on veut en faire. C’est sur le principe de l’élasticité et de la trempe de l’acier que sont fondés les ressorts de montres, de portes, de voitures, et une infinité de machines.

Ductilité, On désigne sous le nom de duciUitél^ propriété plus ou moins grande dont jouissent certains corps soit de s’allonger, soit de s’étendre sans se rompre, lorsqu’ils sont soumis à des forces quelconques, telles que la pression, la percussion, &c. La ductilité est l’opposé de l’élasticité.

On entend par malléabilité la facilité des corps à s’étendre soit soûle marteau, soit au laminoir. La malléabilité dépend surtout de la dureté, de la densité et delà ductilité des métaux ; et l’on désigne sous le nom de ténacité la résistance que les corps opposent à se rompre ou à se déchirer quand on les tiraille. La ténacité paraît dépendre principalement de la cohésion ou attraction moléculaire. On entend par dureté la résistance des corps à être entamés, rayés ou brisés par d’autres corps. La ténacité et la dureté sont deux choses bien différentes et ne vont pas toujours ensemble ; puisque le verre, le cristal de roche et plusieurs pierres précieuses, qui sont très-dures, se brisent sous une assez légère percussion. Il y a des corps qui cèdent à la plus faible pression, tels que l’argile, le beurre, la cire ; il y en a d’autres qui ne peuvent changer de forme que lorsqu’ils y sont sollicités par des forces très-puissantes: tels sont la plupart des métaux. Mais les corps ductiles, soumis à l’action du marteau, du laminoir, de la filière, ne se présentent pas dans le même ordre sous ces différentes circonstances. La facilité avec laquelle ils passent au laminoir dépend principalement de la densité et de la ductilité ; celle avec laquelle il passent à la filière dépend de la ductilité et de la ténacité, sous le rapport de la facilité des métaux à être travaillés au marteau on peut les placer dans l’ordre suivant: — plomb, étain, or, zinc, argent, cuivre, platine, fer; sous le rapport de leur facilité à être passés à la filière on les place dans

l’ordre qui suit : — platine, argent, fer, cuivre, or, zinc, étain, plomb , enfin sous /e rapport de facilité du passage au laminoiron les range ainsi: — or, argent, cuivre, étain, plomb, zinc, platine, fer. En général les corps deviennent plus ductiles à mesure que leur température est plus élevée ; parce que les molécules, s’éloignant d’avantage les unes des autres, peuvent se mouvoir plus facilement les unes autour des autres.

Frottement, On entend frottement la résistance que tout corps éprouve à se mouvoir sur la surface d’un autre corps. Dans certains corps le frottement paraît dû aux aspérités de leurs surfaces, qui pénètrent les unes dans les autres, et qui les obligent à se déchirer. Cependant, comme le frottement se manifeste aussi dans les corps polis où on peut difficilement supposer de semblables aspérités, il paraît trèsprobable que le frottement est dû en grande partie à l’adhérence des surfaces que l’on met en contact.

Les principales lois du frottement sont celles-ci : — lo. En général le frottement n’atteind pas sa plus grande énergie à l’instant du mouvement d’un des corps en contact, mais seulement quelque temps après ; 2o. la vitesse d’un des corps ne tend pas toujours à diminuer on à augmenter le frottement, mais pour des corps de nature différente le frottement croît dans une certaine proportion à mesure que la vitesse augmente ; 3o. la résistance que les corps éprouvent, après qu’ils sont demeurés quelquetemps en repos, est plus grande que celle qu’ils éprouvent lorsqu’ils ont été une fois mis en mouvement ; 4o. plus les surfaces en contact sont polis, moins il y a de frottement. Dans tous les cas, le frottement est en proportion de la pression, par conséquent, du poids du corps frottant et non de l’étendue des surfaces en contact : ainsi ils ont tort ceux qui relèvent les deux extrémités des lices de leurs voitures d’hiver, afin, disent-ils, de ne les faire porter que sur le milieu, et par là de diminuer le frottement ; 5o. le frottement est plus grand entre des corps de même nature qu’entre des corps de nature différente ; 6o. le frottement est beaucoup plus petit pour nn corps qui roule que pour un corps qui glisse. Le frottement d’un corps qui glisse s’appelle frottement de ])remière espèce ; l’autre s’appelle frottement de seconde espèce. On peut toujours diminuer le frottement, en introduisant entre les corps certaines substances, tels que de l’huile, des graisses, du savon, de la plombagine, du talc. L’effet que produisent ces matières est probablement dû à ce qu’elles donnent un poli plus parfait aux surfaces en contact, en repiissant leurs inégalités, et à ce que aussi, comme il est probable, les malécules de ces substances plus ou moins fluides roulent entre les deux surfaces, et changent ainsi le frottement de première espèce en frottement de seconde espèce. Le moyen de diminuer le frottement est d’une grande utilité dans les arts, car sans ce moyen, dans la plupart des machines, le frottement détruirait la plus grande partie de la force qui les met en mouvement.

Choc des corps ductiles. Lorsque les centres de gravité de deux corps ductiles ou non élastiques se meuvent sur une même ligne droite, après le choc, les corps restent en contact et continuent ensemble de SC mouvoir avec une quantité de mouvement égale à la somme ou

i la différence dea quaniités de mouvement qui animaient séparément les deux corps avant le choc ; égale à la somme si les deux corps se meuvent dans le même sens, égale à la différence s’ils se meuvent en sens contraire. Nous allons prendre pour exemple des corps de même masse afin d’être plus clair. Si deux corps ayant même masse, vont dans le même sens, l’un avec une quantité de mouvement égale à 4> et l’autre avec une quantité égale à 2, après le choc, ayant ensemble une quantité de mouvement égale à 6, ils iront avec une vitesse égale à 4 plus 2, somme des quantités de mouvements, divisés par 2, somme des masses, égale à 3. Ainsi après le choc, ils iront avec une vitesse de 3. Si ces deux corps vont en sens contraire, leurs masses respectives ainsi que leurs quantités respectives de mouvement, étant toujours les mêmes, après le choc, ils n’iront plus ensemble qu’avec une quantité de mouvement égale à 2, et, par conséquent, avec une vitesse de 1 ; puisque 2, différence des quantités de mouvement, divisés par 2, somme des masses, donnent 1. De sorte donc que si deux corps avaient des masses et des vitesses égales et qu’il« iraient en sens contraire, après le choc, ils demeureraient en repos.

quantité de mouvement la force qu’on a employée pour faire mouvoir un corps : on n’ignore pas que plus un corps est pesant, plus la force nécessaire pour le mettre en mouvement doit être considérable. Par exemple, si un corps à une masse double d’un autre, pour les faire mouvoir avec la même vitesse, il faudra employer une force double, et par conséquent, ce corps aura une quantité de mouvement double de l’autre j de sorte qu’en multipliant la masse d’un corps par sa vitesse on aura sa quantité de mouvement, et réciproquement en divisant sa quantité de mouvement par sa masse, on aura sa vitesse ; de sorte aussi, qu’en divisant la somme des quantités de mouvement de deux corps qui se choquent, par la somme des masses de ces deux corps, on aura la vitesse qu’ils auront ensemble après le choc.

Choc des corps élastiques. Lorsque les centres de gravité de deux •corps élastiques se meuvent sur une même ligne droite, après le choc, la vitesse de chacun des corps est égale à la vitesse qu’il aurait eue, si les deux, corps avaient été ductiles, cette dernière vitesse diminuée d’une vitesse égale à celle qu’il aurait perdue, ou augmentée d’une vitesse égale à celle qu’il aurait gagnée. Expliquons-nous par un exemple. Supposons deux corps dont l’un ait une masse de 6 et une vitesse de 4, et dont l’autre ait une masse de 2 et une vitesse de 8 j on sait •que l’on trouve la quantité de mouvement d’un corps en multipliant sa masse par sa vitesse, la quantité de mouvement du premier corps sera donc 6 par 4 égalent 24, et la quantité de mouvement du second sera 2 par 8 égalent 16. Si les deux corps vont dans le même sens, ils auront ensemble une quantité de mouvement égale à 40 ; ils iront avec la même vitesse et cette vitesse sera 5, puisqu’on obtient la vitesse commune de deux corps, qui se meuvent ensemble après le choc, en divisant la somme des quantités de mouvement par la somme des masses, puisque la quantité de mouvement des deux corps est égale à 40 et la somme des masses égale à 8 et que 40 divisés par 8 égalent 5. Maintenant, la vitesse du second corps avant le choc était égale à 8, après

îe choc, il aura diminué sa vitesse d’une quantité égale à 3, et comme, à cause de son élasticité, en choquant l’autre corps, il a été applati, et que, pour reprendre sa forme primitive, il a pressé de nouveau l’autre corps, il perdra encore une vitesse de 3, et ne se mouvra plus dans le même sens qu’avec une vitesse de 2. Le premier corps, avant le choc, allait avec une vi!esse de 4, après le choc, comme nous l’avons vu, il allait avec une vitesse de 5, il avait donc gagné .1 de vitesse ; et comme il a été comprimé dans le sens du mouvement, l’élasticité le fera mouvoir dans le même sens avec une vitesse de 1, et il ira avec une vitesse égale à 6- Ainsi le premier corps a gagné une vitesse double de celle qu’il eût gagnée s’il eût été ductile, et le second corps a perdu une vitesse double de celle qu’il eût perdue s’il eût été ductile.

Durée de la commmiicaiion du mouvemmU Le mouvement que communique un corps à un autre corps par le choc met toujours quelque temps à se communiquer, et c’est ce temps plus ou moins long employé à la communication du mouvement qui nous donne l’explication de plusieurs faits assez curieux. Lorsqu’un corps lancé rencontre un autre corps d’une grande étendue mais de peu d’épaisseur, et que sa vitesse est peu grande, la pression qu’il exercera sur les parties du corps les plus voisines de son passage se communiquera aux autres parties de ce même corps sur une étendue d’autant plus grande que le projectile ira avec une moindre vitesse, et, par la même raison, le corps pénétré se brisera sur une plus grande étendue ; mais si la vitesse du projectile est très-grande, traversant le corps avec beaucoup de rapidité, il n’aura le temps de communiquer l’ébranlement qu’aux parties qui sont sur son passage, et, par conséquent, il ne brisera que ces parties. C’est ainsi, par exemple, qu’un boulet de canon, à demi-portée, traverse un navire en ne fesant qu’une petite ouverture, au lieu qu’à une distance plus grande, sa vitesse étant diminuée, il déchire les flancs du vaisseau sur une surface plus ou moins grande suivant sa distance. Une balle tirée dans une vitre à une petite distance ne fait qu’une ouverture circulaire en la traversant, et tirée à une distance un peu considérable elle la brisera en totalité. Par la même raison, souvent un fantassin ne s’est pas aperçu que le bout de son fusil a été emporté par un boulet.