CHAPITRE IV

Des moyens d'accroitre ou de diminuer la vitesse.

3a. La fatigue produite sur les muscles du corps humain ne dépend pas uniquement de la quantité de force dépensée dans chaque effort, distinct; elle dépend en grande partie de la répétition de ces memes efforts. La quantité de force nécessaire pour effectuer un travail manuel quelconque peut se diviser en deux parties : i° la quantité nécessaire pour mouvoir et faire travailler l’outil ou l’instrument; 20 la quantité nécessaire pour mouvoir un des membres de l’individu qui agit. Prenons pour exemple l’action d’enfoncer un clou dans une pièce de bois : elle exige deux quantités de force différentes, l’une pour lever le marteau et le pousser contre le clou, l’autre poqr lever le bras qui tient le marteau. Si celui-ci est très pesant, la première quantité de force sera la plus considérable; mais si le marteau est léger, l’action de lever le bras produira le plus de fatigue. Ainsi des opérations qui n’exigent que peu de force peuvent devenir fatigantes si elles se répètent souvent, et plus fatigantes même qu’un travail pénible mais

de courte durée. On doit aussi remarquer qu’il y a un degré de vitesse tel, que l’action des muscles ne peut le dépasser sans inconvénient.

• 33. Coulomb a cherché à déterminer quelle est la charge la plus avantageuse pour un homme qui monte un escalier en portant du bois sur ses épaules. De ses expériences il résulte qu’un homme qui monterait l’escalier sans fardeau, puis, en descendant, éleverait par le moyen d’une poulie et de son propre poids la charge qu’il pourrait porter, ferait autant d’ouvrage dans sa journée que quatre hommes employés de la manière ordinaire, avec le mode de chargement le plus favorable.

34- C’est un objet d’une haute importance à la guerre, que la relation qu’il convient d’établir entre la vitesse de l’homme ou de l’animal qui transporte un fardeau , et le poids de ce même fardeau. Dans les travaux ordinaires, pour obtenir le plus grand effet possible, il est aussi très important de bien proportionner ensemble trois choses : le poids delà partie du corps de l’animal qui est en mouvement, le poids de l’outil qu’elle meut, et la répétition de ce même effort. Voici un exemple de l’économie de temps produite en faisant exécuter au bras, par un seul mouvement, deux opérations au lieu d’une. Il est tiré de l’art de fabriquer des ferrets pour les lacets des bottines. Ces ferrets sont çn fer-blanc très mince , et se faisaient autrefois

en découpant dans de grandes bandes de fer-blanc des morceaux de dimensions convenables, pour envelopper exactement le lacet, et les pliant ensuite autour de celui-ci. Dans le procédé nouveau , les ciseaux du découpeur sont garnis de deux pièces d’acier, qui plient en forme demi-cylindrique chaque morceau de fer-blanc, à mesure qu’il est découpé. Cette opération, effectuée ainsi par le même mouvement du bras qui découpe, n’exige qu’une addition de force presque inappréciable, et ce sont ordinairement des enfans ou des femmes qui l’exécutent. Avec ce petit perlectionnement ou produit , dans un temps donné , trois fois autant de fers à lacets que par l’ancien procédé, et même un peu plus.

35. Quand il s’agit d’un travail peu pénible, il faut augmenter la vitesse pour économiser le temps. Il serait sans doute fort long et fort ennuyeux de filer la laine en tordant les fibres avec les doigts. Dans le rouet à filer ordinaire, le mouvement du fil autour du fuseau est accéléré par • • | •

une invention bien simple, et qui consiste à réunir par une corde à boyau ce fuseau avec une grande roue que fait aller le pied ; en sorte que le fuseau va très vite, quoique le pied se meuve assez lentement. Ce même mode d’augmenter la vitesse a été employé dans beaucoup de circonstances , par exemple dans les grands magasins de vente de rubans en détail, où il faut souvent les dérouler

et les enrouler ensuite; opération encore assez fa- . tigante avec ce moyen de l’abréger, et qu’il seraitautrement impossible de répéter aussi fréquemment. Enfin c’est par une machine déduite du même principe, mais plus compliquée sous beaucoup de rapports, que sont arrangées jolies petites pelotes de coton à coudre qui se vendent à si bas prix dans nos boutiques.

3 G. Passons des petits instrumens aux machines plus fortes et plus importantes, et nous trouverons des exemples plus frappans de l’économie • produite par l’augmentation de la vitesse. Dans l’opération par laquelle on convertit la fonte en fer, une masse de métal pesant un quintal environ , et chauffée au rouge blanc, est placée sous un lourd marteau uni par l’eau ou par la vapeur. Ce marteau est soulevé par une pièce saillante fixée sur’ un arbre tournant , et si son pouvoir dynamique résultait uniquement de la hauteur de chute qu’on peut lui donner, les intervalles entre les coups seraient beaucoup trop longs : car, pour la bonté du résultat , il est important que la masse de métal fondu reçoive , avant de se refroidir , autant de coups qu’il est possible. Cette accélération s’obtient en donnant à la pièce saillante ou came • une forme telle, que le marteau, au lieu d’ètre élevé lentement à une petite hauteur, est jeté de bas en haut par une sorte de secousse , et va frapper contre une grosse pièce de bois qui agit comme

un puissant ressort, et le rejette sur la masse de fer avec tant de vitesse, que l’on peut ainsi donner un nombre de coups double, dans un temps donné (i). Cette vitesse est même encore augmentée dans les petits martinets, où la queue du martinet frappant avec force contre une petite masse d’acier fixe, rebondit si promptement, que le nombre de coups va jusqu’à trois cents et même cinq cents par minute. Ce procédé a été appliqué récemment à la fabrication des ancres, art diffieiledans lequel une semblable invention est d’une bien plus grande importance.

37. Dans la fabrication des faux, le forgeron est obligé de changer rapidement de position pour porter successivement sur l’enclume chaque partie de la lame. C’est ce qu’il fait sans peine en se plaçant dans un siège suspendu par des cordes au plancher, de sorte qu’avec un faible effort, en poussant son pied contre le bloc qui supporte l’enclume, il s’en éloigne ou s’en approche à volonté.

38. Quelquefois une opération n’est possible qu’à l’aide d’une augmentation de vitesse. Ainsi un patineur peut passer avec une grande vitesse sur une partie de glace qui ne pourrait supporter son poids, si son mouvement était moins accéléré.

(,i) Cet exemple s’applique spécialement à la fabrication du fer au marteau, suivant l’ancien procédé. (T.)

Ceci tient à ce qu’il fafut un certain temps pour que la glace , rompe. Aussitôt que le poids du patineur commence à agir sur un point , la glace, soutenue par l’eau , plie lentement sous lui ; mais si le patineur se meut avec une grande vitesse , il est bien loin de l’endroit sur lequel il a pesé un instant, avant que la glace ait assez plié pour atteindre le degré de courbure où elle doit nécessairement rompre.

59.O11 observerait un effet semblable sur le mouvement des bateaux, si on pouvait leur imprimer une * vitesse considérable. Supposons un bateau à fond plat , dont l’avant forme un certain angle avec ce fond, et supposons ce bateau en repos dans une eau tranquille. Si nous concevons qu’une force considérable le pousse soudainement en avant, la forme inclinée de sa partie d’avant le soulèvera dans l’eau; et si çette force motrice était une force immense , le bateau lui-mème pourrait sauter tout entier de l’eau , et avancer par une série de .bonds ou de ricochets, comme une ardoise ou une écaille d’huître.

. Si la force n’était pas assez puissante pour faire sauter le bateau hors de l’eau, mais seulement pour soulever le fond du bateau jusqu’à la surface, alors son mouvement deviendrait une sorte de glissement extrêmement rapide. Car à chaque point de la course il faudrait un certain temps pour qu’il prît dans l’eau son tirant ordinaire; mais avant que ce temps eût pu s’écouler, le bateau serait déjà arrivé sur un autre point, et se trouverait soulevé par la

réaction de l’eau contre le plan incliné de sa partie d’avant.

40. Cette observation singulière, que les corps mus avec une grande vitesse n’ont pas le temps de développer tout l’effet de leur poids, semble expliquer une circonstance qui autrement est tout- à- fait inconcevable. Quelquefois il arrive que les roues d’une voiture renversent des piétons, et passent sur leur corps sans leur faire un mal sensible, quoique le poids de cette meme voiture, s’il fut resté sur leur corps seulement quelques secondes, les eut fait périr à l’instant. Si notre raisonnement est exact, dans ce cas, la partie la plus Exposée du corps de l’individu renversé est celle .qui se trouve frappée par la roue de devant. -,

41. Une opération où la rapidité d’exécution est très essentielle, c’est celle qui consiste à élever les produits de nos mines jusqu’à la surface du sol. L’établissement (les puits destinés à ce travail coûte des sommes* énormes, et l’on doit désirer

• d’en limiter le nombre autant qu’il est possible.

. En conséquence la matière extraite est élevée par des machines à vapeur avec une vitesse considérable; et sans cette vitesse, plusieurs de nos mines ne pourraient être exploitées avec le moindre bénéfice. 4

4a. On voit parfaitement l’effet d’une grande vitesse pour modifier la forme d’une matière douée d’une certaine cohésion , dans une opération de

la fabrication du verre à vitres , que l’on nomme Y aplatissage , et qui est l’une des plus curieuses opérations que présentent les arts. Un ouvrier plonge dans le creuset son tube en fer, le charge de quelques livres de matière fondue, et souffle une grosse boule réunie au tube par un petit col creux très épais. Alors un autre ouvrier fixe sur cette boule, et du côté opposé à ce col, une tige de fer dont l’extrémité a été plongée dans la matière en fusion , et quand cette tige est solidement fixée, on sépare , par l’injection de quelques gouttes d’eau froide, le col de la boule d’avec le tube de fer. La tige qui porte maintenant la boule est présentée à l’ouverture d’un four rouge, et on la fait tourner lentement sur elle-même, de manière à chauffer la boule uniformément. Cette opération a pour premier effet de ramollir la boule, de l’aplatir, et d’élargir l’ouverture du col. A mesure que ce ramollissement de la boule avance, on^ tourne plus rapidement latige qui lui sertd’axede rotation; enfin, quand elle est complètement ramollie et incandescente, on l’éloigne du feu, on augmente de plus en plus la vitesse de rotation , et l’ouverture s’élargit peu à peu par l’action de la force centrifuge, jusqu’à ce qu’enfin la boule s’étende soudainement, éclate, et devienne une grande feuille circulaire de verre incandescent. Le col de la boule primitive se trouveàla circonférence, et, comme il est trop épais pour se prêtera l’expansion de la matière , il forme

un bourrelet tout autour du plateau. Le centre présente l’apparence d’une épaisse bosse, appelée %la noix ou .T oeil, et qui marque le point où était fixée la tige de fer (i). •.

43. Lés divers procédés imaginés pour diminuer la vitesse, partent presque tous d’un même principe, la nécessité de vaincre de grandes résistances* avec peu de force. Nous pourrions citer comme exemple les moufles , la grue et d’autres machines; mais ces machines nous paraissent dépendre plus immédiatement des autres principes que nous avons indiqués. A leur défaut, nous pourrons citer , le tournebroche qui va par le courant d’air de la cheminée. Dans cet instrument la vitesse primitive, * trop grande pour l’objet proposé, est transmise à la résistance par un système de roues qui la réduisent à un taux d’accélération plus convenable.

44- Les télégraphes sont des machines qui servent à transmettre très rapidement des nouvelles ou des instructions à des points très éloignés. Le but de leur établissement a été la transmission rapide des nouvelles durant la guerre; mais les besoins toujours croissans de l’homme appliqueront

,(i) La fabrication du verre à vitres se fait en France d'une manière préférable. On souffle de longs cylindres de verre que l’on coupe avec un fil de fer froid, aux extréirités et dans le sens de la longueur, et qui s’étendent ensuite aisément dans des fours particuliers.

probablement bientôt cette belle invention à des * buts plus pacifiques.

Il y a quelques années, le télégraphe apporta Paris la nouvelle de la découverte d’une comète par M. Gambart, à Marseille. Le message arriva pendant la séance du Bureau des longitudes, et fut t aussitôt transmis par une lettre du ministre de l’intérieur au président du Bureau, M. Laplace, qui la reçut dans la séance même, en présence de l’auteur de cet ouvrage, assis près de lui en ce moment. Le but de cette prompte communication était de donner à cette nouvelle la publication la plus rapide, et d’assurer à M. Gambart la priorité de sa découverte.

A Liverpool un système de signaux maritimes est établi pour le commerce, de sorte que chaque négociant communique avec son navire bien avant qu’il n’entre dans le port.

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\ tt.

. CHAPITRE y.

Des moyens de prolonger la durée de l'action

dune force.

.. 45. La prolongation du temps pendant lequel une force peut agir, est une des applications les plus fréquentes et les plus utiles de la Mécanique pratique. Pendant la demi-minute que nous employons chaque jour à remonter nos montres, nous faisons un effort presque insensible, et cependant, au moyen de quelques rouages, l’effet produit est réparti sur toute la durée des vingtquatre heures. Dans nos horloges, cette extension du temps d’action de la force primitive est plus sensible encore; les meilleures n’ont besoin ordinairement d’étre remontées qu’une fois par semaine, et quelquefois meme on en fait qui peuvent marcher un mois, ou meme une année entière. Un autre exemple peut se voir tous les jours dans l’intérieur de nos ménages : c’est le tournebroche ordinaire, qui fait cuire le rôti. Au moyen de cette invention hien simple, la cuisinière développe en peu de minutes une quantité de force que la machine détaille ensuite pendant une heure, en toiirnant la

broche chargée de viande , et se trouve ainsi libre de consacrer son attention tout entière à d’autres

parties plus importantes de son utile travail. Enfin on peut encore ranger dans la même classe tous ces automates et ces jouets d’enfant qui sont mis en mouvement par des ressorts. .

46. Il est souvent très utile, pour des expériences de physique , d’avoir un appareil analogueau tournebroche, et composé comme lui d’un système de roues mises en mouvement par un poids ou par un ressort. On s’est servi avec avantage d’un appareil de ce genre dans des expériences d’électricité ou de magnétisme où il fallait soumettre un disque de métal ou tout autre corps à une rotation continue ; ce qui se faisait ainsi , sans que l’observateur cessât d’avoir les deux mains libres. Les chimistes ont souvent aussi employé, pour tenir une dissolution en mouvement, un agitateur lié à un système de petites roues, et mis

en action par la descente d’un gros poids. Enfin on pourrait employer un semblable appareil pour polir quelques espèces de cristaux destinés à des expériences d’optique.

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