Constitution des matériaux de construction. — Les

matériaux de construction sont, en général, des corps solides, c'est-à-dire des corps qui opposent une résistance appréciable et plus ou moins grande aux déflgurations qu'on veut leur faire subir.

Bien que la constitution des corps (solides, liquides ou gazeux) soit loin d'être complètement connue, on peut expliquer les faits que nous aurons à étudier en faisant certaines hypothèses, et nous pouvons dire que tout se passe comme si ces hypothèses étaient l'expression de la réalité

99. Molécules. — Equilibre moléculaire. — Tout se passe comme si la matière était formée d'éléments extrêmement petits et indivisibles appelés molécules ; le moindre grain de poussière impalpable en contiendrait un nombre considérable. On suppose que ces molécules sont placées les unes par rapport aux autres à des distances qui sont très grandes

si on les compare à leurs dimensions propres ; elles forment une sorte de réseau, dont la limite est précisément la surface extérieure du corps considéré.

Tout se passe comme si les molécules étaient douées de forces répulsives qui leur seraient propres et qui tendraient à les écarter, (ces forces variant en raison inverse du carré de la distance) et si, en outre, ces molécules étaient soumises à des forces attractives qui tendraient à les rapprocher.

Lorsque les forces attractives et les forces répulsives sont en équilibre, les molécules restent à des distances respectives fixes, et l'on dit qu'il y a équilibre moléculaire.

D'où proviennent ces forces attractives? ne seraient-elles pas dues à une sorte de poussée produite sur elles par une atmosphère indéfinie, composée d'atomes plus petits encore que les molécules du corps considéré? c'est ce que nous n'avons pas la prétention de résoudre ici.

PHÉNOMÈNES GÉNÉRAUX DE DEFIGURATION

100. Modifications de 1 équilibre moléculaire. — L'équilibre moléculaire peut être modifié par la chaleur et par les forces extérieures.

La chaleur agit le plus souvent sur les corps en amplifiant les dislances intra-moléculaires et, par suite, en augmentant les dimensions extérieures des corps.

Les forces extérieures, lorsqu'elles sont appliquées à un corps solide et qu'elles le laissent en équilibre statique, se font équilibre, c'est- à-dire se neutralisent, sur ce corps; mais cette neutralisation a lieu par l'intermédiaire des molécules dont les positions relatives changent jusqu'à ce qu'une nouvelle position d'équilibre moléculaire soit prise par elles.

On peut se rendre compte, approximativement, de ce phénomène en imaginant une série de petites boules placées aux sommets de cubes contigus les uns aux autres (fig. 77). Des ressorts à boudins relient les boules qui représentent ici les

Fig. 77

molécules ; ils les relient non seulement suivant les côtés des cubes, mais encore suivant toutes les diagonales ; on conçoit alors que le moindre effort exercé sur une des boules mettra enjeu tous les ressorts; les uns seront comprimés, les autres seront étirés; le premier état d'équilibre sera remplacé par un autre auquel répondra une autre forme, extérieure du solide.

101. Différents états d'équilibre moléculaire. — L'équilibre moléculaire d'un corps peut être stable, indifférent ou instable.

L'équilibre est stable lorsqu'une force extérieure ayant modifié la forme d'un corps, celui-ci reprend son état primitif après que la force aura cessé d'agir. C'est cette propriété qui caractérise les corps dits élastiques.

L'équilibre est indifférônt lorsque la déformation persiste après la suppression de la cause. Cet état caractérise les corps mous et plastiques . Telle est la terre glaise ou la cire.

L'équilibre est instable lorsque la moindre force rompt tout équilibre ; le corps change alors de nature. Tels sont les corps détonnants, certains verres trempés comme les larmes bataviques.

En réalité il n'y a de corps ni parfaitement élastiques, ni parfaitement mous.

Les solides naturels se classent tous entre ces deux types extrêmes : l'élasticité de la matière est très grande, presque

absolue chez quelques-uns, comme l'acier; elle est très petite, presque nulle chez d'autres, comme la cire.

Nous verrons bientôt comment se comportent les corps soumis à l'action de forces extérieures et dans quelles limites ils conservent sensiblement leurs propriétés élastiques .

102. Hypothèses simplificatrices. — Le problème qui consisterait à trouver la répartition des efforts moléculaires sous l'action des forces extérieures serait extrêmement compliqué si l'on n'avait fait, sur la manière dont se comportent les corps solides, certaines hypothèses, permettant de simplifier les calculs

Ces hypothèses ont entraîné des conséquences que l'expérience a contrôlées un assez grand nombre de fois pour nous donner confiance en elles et pour nous engager à les considérer comme suffisamment exactes.

Ces hypothèses simplificatrices sont :

1° L'hypothèse des fibres élastiques longitudinales ou, pour abréger : hypothèse des fibres ;

2° L'hypothèse de la conservation plane des sections transversales ou, pour abréger encore : hypothèse des plateaux.

103. Hypothèse des fibres. — Une fibre, pour nous, sera une succession de molécules disposées en ligne droite : un fil de caoutchouc en donne une idée assez nette; nous pourrions encore assimiler une fibre à un petit ressort à boudin ; si nous tirons ce ressort il s'allonge, si nous le comprimons il se raccourcit ; mais dans les deux cas il tend à revenir à sa longueur primitive ; les allongements et les accourcissements qu'il prend sont proportionnels aux efforts développés.

L'hypothèse des fibres peut s'énoncer comme suit ;

«Les corps sont formés parla réunion défibres élastiques « dirigées suivant la longueur de la pièce. »

Les organes de construction ont presque toujours une dimension qui l'emporte sur les autres; telle est, par exemple, une pièce de bois, une poutre de fer, et même un arc que nous considérerons souvent comme un prisme élastique, sans attacher au mot prisme la signification rigoureuse qu'on lui donne en géométrie.

Mais dans ces pièces longues, considérées comme constituées par la réunion de fibres, ces fibres ne seront pas supposées indépendantes les unes des autres comme seraient, par exemple, les fils d'un écheveau ; tout se passe comme si ces fibres étaient agglutinées latéralement, de telle sorte que l'allongement de l'une entraine, dans une certaine mesure, l'allongement des fibres voisines.

L'hypothèse des plateaux va nous indiquer dans quelle mesure se fait cet entraînement latéral.