COMPTEURS

200. Nous comprenons sous la dénomination & indicateurs des appareils qui ne sont nécessaires à la marche d'aucune machine en particulier, mais qui permettent de déduire de l'observa lion la mesure de certains coefficients, ou la détermination de certaines lois utiles pour l'art àn mécanicien (XXVI).

Les quantités qui intéressent la Mécanique sont l'espace linéaire ou angulaire, le temps, la force, la masse. J'écarte la description des appareils qui servent à une mesure rigoureuse des longueurs, des angles ou du temps, et dont la vraie place se trouve dans un Traité de Physique ou d'Astronomie. Je ne m'attacherai qu'aux appareils d'observation de la Mécanique appliquée.

JNous en distinguerons plusieurs catégories, d'après le but qu'ils sont destinés à remplir.

Première catégorie. — kitesses. — Compteurs.

Deuxième catégorie. — Lois de mouvement. — Enregistreurs

Troisième catégorie. — Travail. — Dynamomètres. Quatrième catégorie. — Pressions. — Manomètres. Cidçuièmï catégorie. — Masses. — Balances.

3l2 ÉTUDE GÉOMÉTRIQUE DES MÉCANISMES.

Compteurs. — Nous appelons compteurs les appareils qui servent à la mesure des vitesses. Nous distinguerons parmi eux trois genres, d'après les circonstances de leur emploi.

Premier genre. — Vitesses de rotation.

Second genre. — Vitesses de projectiles. Troisième genre. — Vitesses de fluides.

297. Vitesses de rotation. — Compteurs décimaux, — On les emploie pour mesurer la vitesse angulaire uniforme d'un arbre tournant, ou le nombre de tours effectués dans un temps connu. Ils se composent d'une petite boîte en cuivre qui porte sur sa face antérieure des cadrans gradués de t à 10. Ceux-ci sont parcourus par des aiguilles montées sur des arbres tournants dont le premier est mis en communication directe avec la rotation proposée. Désignons-les en allant de droite à gauche par A, B, C,.... On monte sur chacun d'eux des taquets a, b, c,... qui engrènent une fois par tour avec des roues |3, y,... de dix dents montées également sur ces arbres. Dix tours de À feront donc faire un tour à B, cent de A en donneront dix de B, c'est-à-dire un de C, et ainsi de suite. Les cadrans A, H, C.,.., marqueront par conséquent les unités, dizaines, centaines,... du nombre de tours, qu'on lira avec un peu d'habitude en allant de gauche à droite comme on énonce un nombre écrit en chiffres.

M. Saladin a remplacé les roues d'une seule dent par des vis sans fin, ou par des plateaux à spirale (53, note). Ces appareils jouissent en effet comme le taquet tournant de cette propriété, qu'un tour entier de Tune des pièces ne fait passer qu'une dent de l'autre.

298. G) romttre de Fabre. — M. Fabre a utilisé pour le même ohjet un phénomène physique connu sous le nom de magnétisme en mouvement. Si un disque de cuivre

tourne sous une aiguille aimantée, il la dévie de plus en plus à mesure que la vitesse augmente, et il finit même par imprimer à l'aiguille une rotation continue. Sans atteindre ce point, on pourra juger par l'écart de l'aiguille du degré de rapidilé du plateau que Ton aura mis en communication directe avec la rotation proposée. Il suffira de graduer cet appareil par comparaison, eu se servant de vitesses de rotations connues.

299. Vitesses de projectiles. — Tambour de Mattei. — Pour déterminer la vitesse d'un projectile, on peut employer un tambour dont les deux fonds sont eu papier et portent un système de rayons équidistants qui se correspondent dans les mêmes plans méridiens. Si le tambour est immobile, la balle traversera sur deux rayons homologues . Mais si on l'anime d'une rotation rapide et connue, ce qui est facile avec des répétitions d'engrenages 5 pendant le temps que la balle mettra à parcourir l'intervalle des fonds le tambour tournera d'un certain angle qui sera fourni par les rayons des deux trous de balle. La mesure de cet angle fera connaître le temps, et celle de la longueur des cylindres la vitesse de projection.

300. Pendule balistique. — On emploie aussi pour le même objet le pendule balistique (Pl. XV > fig. 24*)- H consiste en un mortier rempli de matières pénétrables et suspendu de manière à pouvoir osciller autour d'un axe. On y lance le projectile à bout portant et on juge de la vitesse par l'écart qu'il imprime au pendule. Cet angle se mesure au moyen d'un arc gradué dont le centre se trouve sur l'axe de suspension. Un curseur le parcourt à frottement un peu dur sous l'impulsion d'une pointe fixée au pendule et reste dans la position extrême où il a été amené.

La théorie de cet appareil exige des développements qui ne pourraient trouver place ici, et que l'on trouve dans

3l4 ÉTUDB GÉOMÉTRIQUE DES MECANISMES.

les Traités de Mécanique rationnelle. Je me bornerai à en rappeler les résultats.

La formule qui relie la vitesse v à l'écart a est de la forme

v = Csin -î

C désignant une constante qui dépend des éléments du pendule et aussi du poids p du projectile sous la forme

11 est de plus essentiel d'éviter le contre-coup sur l'axe de suspension pour lui conserver une certaine délicatesse. La condition à remplir pour cela est fort simple. L'axe du mortier doit être dans la position d'équilibre horizontal et situé à une distaucc du point de suspension égale à la longueur du pendule simple qui oscillerait dans le même temps que l'appareil.

301. Pendule électro-balistique, — L'emploi de l'électricité pour mesurer les intervalles de temps extrêmement courts remoule à 1840 et à M. Wheatstonc. En 1 843, MM. Constantin et Bréguet construisirent un chronascvpe fondé sur ce principe, et M. Pouillet s'en servit pour mesurer la durée du trajet d'une balle dans un fusil de munition. IV1. le capitaine Il avez et M. Siemens ont encore donné des appareils de ce genre. Enfin M. le commandant Martin de Brettes a résumé et perfectionné ces divers moyens dans son pendule électro-balistique.

Le pendule se meut devant un papier fixé sur une plaque de cuivre. 11 porte un petit style qui se ment assez près du papier pour que l'étincelle puisse jaillir entre la plaque et lui, en perçaut le papier à l'instant voulu. Il porte en outre un fer doux qui sert à le maintenir au repos dans

INDICATEURS CIHBMATIQUES. 3l5

une position horizontale par son attraction pour un électroaimant. Ce dernier reçoit le courant, et par suite la vertu magnétique, de fils qui comprennent dan9 leur circuit le canon de fusil, de manière à fermer ce circuit quand le chien est bandé, et à le rouvrir à l'instant de sa chute. Lors donc que l'on presse la détente, l'attraction cesse et le pendule commence son mouvement. Voyons ce qui arrive dans la suite de l'expérience.

Sur le trajet de la balle on a ménagé deux cibles à 20 et 3o mètres, par exemple, de la bouche à feu. Elles sont formées de cadres suspendus par deux ficelles, et garnis d'un fil métallique continu qui s'étend d'un bout à l'autre en forme de grille, trop resserrée pour que la balle puisse passer sans briser au moins un des barreaux. Or, ces fils, qui font partie l'un et l'autre du circuit d'appareils d'induction de Ruhmkorir, communiquent, l'un avec la plaque de cuivre porte-papier, l'autre avec le pendule. Le passage de la balle en brisant le premier interrompt le courant inducteur, le courant induit se manifeste, l'étincelle jaillit et perce le papier. Le même phénomène a lieu, en sens inverse, au passage à la seconde cible, et le papier se trouve troué de nouveau.

On retrouve ainsi après coup la trace des positions du pendule aux passages à travers la cible. La formule de son mouvement permettant d'évaluer la durée qui les sépare, on connaîtra le temps employé pour franchir l'intervalle des cibles, et par suite la vitesse du projectile.

En conservant le principe de la mesure du temps par l'intervalle des deux traces d'étincelles, MM. Martin de Brettes et Hardy ont récemment modifié la disposition de l'appareil. Dans ce nouveau chrono graphe, l'étincelle jaillit entre la plaque porte-papier et une aiguille tournante dont la rotation est régularisée par un pendule conique. On arrive par là, en se servant du vernier pour améliorer les lec-

3l6 ÉTUDE GÉOMÉTRIQUE DES MÉCANISMES.

turcs, à une appréciation satisfaisante de ~ de seconde.

M. F.-P. Leroux a été conduit, pour ài cherches qui n'ont pas encore été publiées, à l'emploi v'nn moyen analogue. Le mouvement auquel il rapporte l'observation, au lieu d'être celui du pendule, est simplement le mouvement vertical des corps pesants. On emploie un mobile trèslourd, pour atténuer les effets de la résistance de l'air. L'étincelle éclate entre ce corps et une plaque porte-papier en deux points différents, et les formules connues de ce mouvement permettent, après coup, de déterminer l'intervalle qui a dû s'écouler entre ces deux positions.

302. Vitesses de fluides. — Les appareils de ce genre peuvent servir dans deux buts différents : pour connaître la vitesse d'un courant liquide, ou pour trouver celle d'un navire qui se déplace dans une eau stagnante.

Pour les graduer on les installe à l'extrémité d'une longue pièce qui tourne au-dessus de la surface d'une eau stagnante avec des vitesses connues, et on inscrit celte vitesse à la place de la lecture faite.

303. Tube de Pi lot, — Pour apprécier la vitesse d'un courant, on y plonge un tube vertical recourbé horizontalement à la partie inférieure, qui se termine par un entonnoir (Pl. XF,Jig, 243). Si on le met à contre-courant, le liquide qui tend à s'y engouffrer élèvera le niveau dans le tube d'une certaine quantité d'après laquelle on jugera de la vitesse.

Sympiézomètre de Darcy, — Si on place le tube de Pi lot d'une manière inverse, c'est-à-dire dans le sens du courant, il s'établit une sorte de succion qui déprime au contraire le niveau de l'eau dans le tube, d'une quantité à la vérité plus faible que la précédente et difficile à apprécier exactement, parce qu'elle se trouve en contre-bas de la surface du courant.

INDICATEURS CINÉM AT1QUES. 3l7

M. Baumgarten a réuni les deux effets dans un sympiêzomètre différentiel, d'après M. Darcy (PL XV, fig. 244). Les tubes direct et inverse de Pitot sont mis en communication l'an avec l'autre à leur partie supérieure. Déplus, une tubulure permet de raréfier l'air avec la bouche dans cette région, de manière à élever les deux niveaux d'une même quantité au-dessus de celui de la rivière. On obtient par là un double avantage : en premier lieu, on facilite les lectures, et en outre 011 augmente la quantité qu'il s'agit d'apprécier et qui est devenue la somme des deux précédentes, à savoir, la différence des niveaux dans les deux tubes.

304. Pendule hydraulique. — On peut se servir encore d'une boule plus lourde que l'eau et suspendue a l'extrémité d'un fil. En la plongeant dans le courant, on verra le fil s'écarter de la verticale d'uue quantité variable avec la vitesse, et capable par conséquent d'en fournir la mesure par une graduation préalable. Nous reviendrons plus tard (-428) sur la théorie de cet appareil.

305. Moulinet de Woltmann. — L'organe essentiel est, sur une échelle réduite, celui des moulins à vent, c'est-àdire une roue qui porte des palettes biaises dont l'obliquité se succède toujours dans le même sens. L'axe étant disposé dans la direction du courant, les eflbrls se décomposent en forces parallèles à Taxe qui restent sans effet (car le moulinet est amarré à un point fixe), et d'autres perpendiculaires qui font tourner la roue; la rapidité de cette rotation permet de juger de celle du courant.

Deux accessoires sont encore nécessaires pour le jeu de l'appareil : un compteur décimal pour enregistrer le nombre de tours (297), et un embrayage que l'on manœuvrera avec une ficelle, attendu que l'appareil est immergé. Il est

3l8 ÉTUDE GÉOMÉTRIQUE DES MÉCANISMES.

nécessaire en effet de ne commencer à évaluer le nombre de tours que lorsque la vitesse de régime est bien établie.

cinémomètre Combes. — Un appareil analogue, construit, d'après les indications de M. Combes, en ivoire et avec une grande légèreté, sert à apprécier la vitesse des courants d'air dans l'intérieur des travaux de mines.

306. Lochomèlre. — L'organe essentiel du lochomètre est l'hélice, que l'on peut considérer comme dérivant du moulinet de Wohmann, en ce que les diverses aubes se disposent à la suite l'une de l'autre, au lieu d'être implantées sur le même point de l'arbre. Cette hélice est emprisonnée dans un tube en U renversé, dont les deux branches verticales se recourbent dans le même plan et en sens contraire l'une de l'autre. Ce tube, ouvert aux deux extrémités, est placé dans le plan vertical de symétrie d'un navire. L'eau le traverse dans le mouvement relatif qu'elle possède par rapport à la coque en mouvement. La rapidité variable de cette vitesse de passage se communique à l'hélice, et de celle-ci à un compteur qui note avec une précision satisfaisante le chemin parcouru.

SU-