PARCOURS HORIZONTAL
par étage
cumulé
Ces chiffres vont nous permettre de calculer, pour un homme d'un poids moyen de 70 Ar/, le travail mécanique qu'il doit développer pour faire l'ascension des divers étages en tenant compte de son déplacement horizontal; nous en déduirons son travail en kilogrammètres par seconde, en faisant intervenir le temps de l'ascension. Ces calculs nous amèneront à une évaluation du chiffre du travail dû à la marche sur un terrain horizontal, dont la valeur, malgré tous les travaux faits à ce sujet, reste encore assez incertaine. Parlons d'abord des faits établis par une suite déjà longue d'observations.
Le temps normal de la montée pris par les ouvriers de la Tour, soit pendant la construction, soit pendant l'exploitation, est de :
A la !''• plate-forme 6 minutes.
— — intermédiaire 21 —
— 3* — (terrasse) 3o —
Ces diverses durées correspondent les unes et les autres à une vitesse moyenne verticale de o,i54m(i).Mais elles amènent, surtout pour la j^* plate-forme, de Tessoufflement et de la fatigue; un tel travail ne pourrait se prolonger. Aussi trouvons-nous tout à fait exagéré le chiffre 0,15 wî, que Ton trouve dans la plupart des ouvrages traitant du travail mécanique que l'homme peut produire, comme la moyenne d'une vitesse pouvant être maintenue pendant 8 heures (Courtois, Moteurs animés, et autres). La fatigue est déjà bien moindre avec la durée habituelle de 45 minutes prise par des hommes moins exercés. Néanmoins, le personnel de la Tour estime qu'on ne pourrait, même normalement, maintenir cette durée pendant un travail journalier de 8 heures, et il pense généralement que l'homme, pour ne pas éprouver à la fin de la journée un excès de fatigue, ne pourrait effectuer plus de 8 montées par journée de 8 heures de travail, soit une seule montée par heure. C'est sur ces données d'une expérience prolongée que nous opérerons.
Pour un homme dont le poids moyen est de 70 Aff, y compris vêtements, le travail mécanique total comprend celui dû à l'ascension verticale des 277 m, soit, sans aucun conteste, 70X277=19.390 kgm, et en plus le travail dû à son déplacement horizontal sur un terrain plat de 438 m. Ce travail est bien plus difficile à apprécier que le premier, et demande à être étudié avec quelques développements.
Ce mouvement horizontal ne peut se produire que sous l'influence d'une force horizontale dont le point d'application se déplace à une vitesse déterminée et qui produit un certain travail mécanique en /cgm^ s'ajoutant au premier.
En appelant F cette composante horizontale de la marche, c'est-à-dire l'effort horizontal que l'homme doit développer pour entretenir celle-ci sur un terrain plat, le travail total effectué, exprimé en kilogrammètres, est :
(i) Dans les observations que j'ai faites (voir tableau n° 2) cette rapidité d'ascension a été dépassée par M. le D' François, qui est monté en 24 minutes, et par deux étudiants, MM. Duhamel et Murer, qui sont montés en 26 minutes. Ce sont, à ma connaissance, les durées les plus courtes qui aient été réalisées.
Le célèbre voyageur M. D'Abadie, âgé de 70 ans, a fait lui-même une observation d'ascension aussi rapide qu'il pouvait reffectuer. Elle a été de 35 minutes.
Par contre, la durée de 60 minutes a été réalisée par deux étudiants en médecine qui se proposaient d'éviter la fatigue (observations n<»» 43 et 44)-
Pour se rendre compte de la valeur de la composante horizontale de la marche que nous avons appelée F, on peut rechercher une équivalence entre le travail total ci -dessus et celui résultant du déplacement d'un marcheur sur un terrain plat pendant le même temps.
M. Courtois, ingénieur des ponts et chaussées, donne, dans son Traité des moteurs animés^ la vitesse de i ,60 7)i comme normale moyenne pour un voyageur sans fardeau sur une bonne route plate. Cette vitesse correspond suivant le rythme normal à 70 pas doubles de 1,37 m de longueur et à un parcours de 5,760 m à l'heure. Elle peut se prolonger pendant huit heures, soit 46 km dans une journée.
Nous estimons qu'au point de vue de la dépense d'énergie musculaire, on peut assimiler le travail journalier des 8 ascensions dont nous avons parlé à ce parcours horizontal de 46 km pendant le même temps.
Or le travail pendant les 3,600" de la marche horizontale est de F X 1 ,60 X 3 .600, soit F X 5 ,760.
Si l'on admet l'équivalence que je viens d'indiquer dans le travail moyen d'une montée et celui d'un parcours horizontal de 5,760 /;?, on aura
l'égalité :
d'où:
Avec cette valeur de F, le travail de l'ascension dû au déplacement horizontal sera de 3 ,80 x 438 = 1 .664 kgm.
(1) En nous reportant au graphique établi par le professeur Marey (Marey et Démeny), Mesure du travail mécanique effectué dans la locomotion de l'homme et Variations du travail mécanique dépensé dans les diverses allures, in Comptes rendus de P Académie des ScienceSy t. CIII, 1886, nous voyons que le travail mécanique proprement dit dans la marche horizontale, dans les conditions indiquées, à savoir 70 doubles pas par minute, s'élève à 5 kgm par double pas. Le
travail par seconde est donc de 5 X ?^ = 5,83 kgm.
La vitesse réalisée à cette allure étant de 1,60 m, le travail par seconde est de F X ii^o; on a donc 5,83 = F X 1,60, d'où F = 3,05 ky.
Ce chiffre est presque identique à celui de 3,8o kgm que nous avons déterminé par des observations d'un ordre différent.
Nous ajouterons que nous n'avons pas tenu compte du travail physiologique, dû aux oscillations verticales alternatives du centre de gravité, qui, au point de vue du travail mécanique, donnent une somme nulle, l'un de ces travaux étant négatif et l'autre positif. En ajoutant ces deux travaux dus h l'oscillation, que l'on peut physiologiquement considérer comme s'additionnant, on trouverait pour la marche un travail supplémentaire, d'après M. Marey, de 9 kgm par pas. Le chiffre analogue n'a pas encore été déterminé, à notre connaissance, spécialement pour la montée d'un escalier.
En y ajoutant le travail suivant la verticale, soit 19,390, le travail total de l'ascension sera de 19.390-]- 1.664=21,054 kgm pendant 3.600", soit
par seconde ' . ^^ ^^ 5,84 kgm.
Ce chiffre est très voisin de celui de 6 kym par seconde généralement admis pour la force humaine représentée par l'action de Thomme sur une
manivelle, et un peu au-dessous de celui de 7 hjrn^ soit — de cheval, qui
figure dans la plupart des ouvrages.
On peut observer que les chiffres qui précèdent correspondent par heure à une ascension verticale de 277 m, soit à une vilesse de 0,077 m par seconde. Ce chiffre est à peu près la moitié de celui de l'auteur déjà cité, M. Courtois, qui le porte à 0,15 m pour un travail moyen prolongé. Ce dernier chiffre conduit à des conséquences tout à fait erronées sur le travail de Thomme montant un escalier.
Cette valeur de 0,1 5 m obtenue momentanément par les ouvriers très exercés, qui font l'ascension en une demi- heure, est à pou près un maximum, mais nullement une moyenne.
Avec cette vitesse, le travail des ouvriers est double du précédent, soit 1 1,68 kgm par seconde, ce qui est certainement un travail excessif au delà des forces humaines.
On peut donc dire que le travail de l'ascension par les escaliers est de 6 kgm par seconde pour un travail continu et peut être porté à 12 kgm environ pour une ascension unique.
D'une manière générale, en désignant le poids de l'homme par P, la hauteur d'ascension par H, la distance horizontale parcourue par D, et le temps en secondes de l'ascension par /, on aura l'égalité :
d'où :
et le travail T par seconde sera :
(Obs. 4i). Si P = 08,50 A-^, / = 1.800, 11 = 277 et D = 438.
On trouve :
F = 7,8 A3 et T = 1 2,5 kgm.
C'est avec cette formule que sont calculées les valeurs inscrites dans la dernière colonne du tableau n' 2.
Le travail suivant la verticale est indiqué, dans l'exemple que nous venons de prendre, par les chiffres de 18,975 A^;>?, et le travail suivant rhorizontale par 3,416, qui sont dans le rapport de 5,50 à i.
B. — Travail dans la descente à pied.
Pour la descente à pied, nous avons, comme pour la montée, consulté le personnel de la Tour pour lequel une expérience prolongée a donné les résultats que nous allons relater.
La descente par les escaliers de la y plate-forme au sol exige une durée normale de 14 à 1 5 minutes, pour ne pas amener de fatigue spéciale. L'allure de cette descente est, au point de vue des efforts développés, tout à fait comparable à celle de la montée en 45 minutes. Le rapport de la vitesse de la montée à celle de la descente serait ainsi de i à j.
Ce rapport de i à j se maintient pour les allures vives un peu exceptionnelles; la descente en effet peut être réalisée dans une durée de 8 minutes seulement, et comparable aux 25 minutes de la montée rapide.
Dans la descente, le travail mécanique est faible et le travail est presque en entier un travail physiologique ; or, celui-ci doit même être assez élevé en raison du rapport de la vitesse de la montée à celle de la descente.
On verra dans un chapitre suivant des exemples des résultats produits par la descente à pied sur l'activité de la réduction.
Des recherches plus multipliées sur ce point seraient très intéressantes et nous nous proposons de les réaliser prochainement, en faisant faire des montées d'une manière continue pendant toute une journée, les descentes se faisant par les ascenseurs, et en effectuant pendant une autre journée uniquement des descentes, les ascenseurs servant aux montées et pour les repos.
§ 2. — De l'activité de réduction de roxyhémoglobine.
Pour bien comprendre l'imporlarice de cette étude, il est indispensable de rappeler en quelques mots les données sur le rôle de Toxyhémoglobine, et les transformations qu'elle subit dans l'organisme.
L'hémoglobine est la matière colorante du sang. Cette substance renfermée dans les globules du sang, auxquels elle donne une couleur rouge, renferme tout le fer du sang ; elle doit à sa combinaison peu stable avec l'oxygène son rôle d'agent vecteur de l'oxygène dans les tissus. C'est elle qui, se chargeant dans les poumons de l'oxygène de l'air, le transporte à travers le système vasculaire dans le cœur, les artères et les capillaires, distribuant son oxygène aux éléments des tissus. Dans cet échange entre le sang et les éléments organiques, qui représente la respiration interslilielle, les principes constitutifs des tissus s'oxydent aux dépens de l'hémoglobine, qui, leur cédant son oxygène, est elle-même réduite. Celte hémoglobine réduite, qui donne au sang veineux sa coloration foncée, est ramenée aux poumons pour y faire une provision nouvelle de l'oxygène indispensable à la vie. La quantité d'hémoglobine oxygénée ou oxyhémoglobine, à l'état de santé, varie entre 12 et 14 p. 100 du poids du sang; du reste, la richesse de cette humeur en oxyhémoglobine correspond au poids du fer et est proportionnelle, non seulement au nombre des globules, mais aussi à leur volume.
Chez les anémiques, la quantité d'oxyhémoglobine diminue; elle est de 10,9,8,7 p. 100, suivant le degré de l'anémie, mais peut descendre à 4 p. 100 et moins encore dans les cachexies; elle s'élève au contraire à 15 p. îoo dans la pléthore.
L'examen spectroscopique de l'hémoglobine, lorsqu'on étudie du sang pur, non dilué, sous des épaisseurs variables et graduées, dans un hématoscope, démontre plusieurs bandes d'absorption dans le spectre, qui permettent de distinguer l'oxyhémoglobine de l'hémoglobine réduite et de ses divers dérivés. En résumé, le phénomène caractéristique des deux bandes, situées dans les plages jaune et verte nettement délimitées, faciles à définir et à mesurer, sert de base à l'hématospectroscopie.
La quantité d'oxyhémoglobinc est mesurée par l'analyse spectrosco-
pique de quelques gouttes de sang placées dans une petite cuve capillaire appelée hématoscope. C'est également au moyen de Texamen spectroscopique du sang circulant dans le pouce que Ton apprécie l'activité de la réduction, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que Toxyliémoglobine se réduise dans les tissus, abandonnant aux éléments cellulaires la quantité d'oxygène qu'elle contient, phénomène qui constitue la respiration interstitielle, phénomène d'échanges gazeux entre le sang et les tissus. L'activité de la réduction dans les conditions physiologiques varie dans certaines limites.
Cette activité est augmentée parles efforts, la marche, les ascensions, les exercices de gymnastique, d'équitation, d'escrime, de bicyclette, à condition de ne pas atteindre la fatigue exagérée et le surmenage qui amènent le ralentissement des échanges.
Elle est diminuée d'une façon permanente dans certaines maladies, telles que les anémies, la chlorose, les cancers, etc. Elle peut être régularisée pour une médication appropriée.
L'appréciation de la quantité d'oxyhémoglobine et de l'activité se fait par la méthode hématoscopique qui porte mon nom (i).
§ 3. — Modifications de l'activité de réduction de Foxyhémoglobine dans les ascensions à la Tour Eiffel.
J'ai pris plus de 60 observations en les variant de façon à étudier les effets produits : T par l'ascension mécanique en ascenseurs; 2** et par les montées à pied par les escaliers, à diverses hauteurs; y par la descente des escaliers à pied.
A. — Montées par les ascenseurs.
Les observations sont au nombre de 28. Les détails en sont réunis sous forme du tableau n° i.
(1) A. HÉ.NOCQUE. — Lhématoscopie, méthode nouvelle d'analyse du sang, basée sur l'emploi du spectroscope {Comptes rendus rfes séances de V Académie des Sciences, t. GUI, n® 18, 2 novembre 1886, et t. CVI, 9 janvier et 28 avril 1888).
A. HéxocQUE. — Spectroscopie biologique, — I Speclroscopio du sang; II. Spectroscopie des organes des tissus et des humeurs ; III. Spectroscopie de l'urine et des pigments. Encyclopédie scientifique des Aide-mémoire, 3 volumes, Masson et Gauthier-Villars. Paris, 1896 et 1897.
Comme exemple, nous reproduisons les résultats d'une des ascensions pratiquées le 24 août 1889.
Obs. 3. — D' PoiTOU-DuPLESSY. Quantité d'oxyhémoglobine, 11 p. lôo.
Duréo Activité
de la réduction. de la réduction.
Eli bas 90" 0,61
En haut 8o' 0,68
Obs. 4. — D' Maravert, 36 ans. Quantité d'oxyhémoglobine, 11, 5 p. 100.
Durée Activité
En bas 78" 0,79
En haut 53" 1,10
Obs. 5. — Père Br., dominicain, 29 ans. Quantité d'oxyhémoglobine, i4 p. 100.
Durée Activité
En bas 60*^ 1,16
En haut 56* 1,26
Ces observations et toutes celles qui figurent au tableau montrent que chez des individus à quantité d'oxyhémoglobine différente et d'une activité variable, l'augmentation de l'activité est un fait constant.
Une autre observation démontré la persistance de l'augmentation de l'activité pendant deux heures de séjour à 285 m et même après la descente.
Obs. 7. — D*^ A. H. Quantité d'oxyhémoglobine, 11, 5 pour 100. Ascension rapide sans arrêt, par les ascenseurs.
Durée Activité
En bas (9*^20) 70' , 0,80
En haut (9^40) 60" 1 ,00
En haut (io»»35) 40" i,4o
En haut (11^00) 40" i,4o
En bas (ii**5o) 40" i,4o
On voit que l'activité augmente de 0,20, puis de 0,60, et reste très élevée jusqu'après la descente en bas de la Tour.
Le détail de toutes nos observations est donné dans le tableau n*" i qui comprend les résultats de 28 observations de montées en ascenseur.
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