Des préoccupations de l'ingénieur, la principale est celle q

BIBLIOTHÈQUE DES MERVEILLES

LES MERVEILLES DE LA LOCOMOTION

PAR

E. DEHARME

OUVRAGE ILLUSTRÉ DE 77 VIGNETTES

PAR

B. BONNAFOUX, A. JAHANDIER ET A. MARIE

PARIS

LIBRAIRIE HACHETTE ET Cie

79, BOULEVARD SAINT-GERMAIN, 79

1874

Droits de propriété et de traduction réservés

BIBLIOTHÈQUE DES MERVEILLES

PUBLIÉE SOUS LA DIRECTION DE M. ÉDOUARD CHARTON

LES MERVEILLES DE LA LOCOMOTION

PARIS.--IMP. SIMON RAÇON ET COMP., RUE D'ERFURTH, 1.

LES MERVEILLES DE LA LOCOMOTION

CHAPITRE PREMIER

Le mouvement et l'attraction universels.--Mouvements des

minéraux, des végétaux et des animaux.--Carrière offerte au

mouvement de l'homme.--L'air indispensable à tous ses mouvements.

Tout est mouvement dans la nature. Que nos yeux se dirigent sur la terre

ou s'élèvent vers le ciel, ils ne voient que mouvement et progrès. Ici,

des transformations géologiques, des îles qui s'abîment et des volcans

qui jaillissent, une mer immense montant soir et matin; des graines qui

germent et des forêts qui s'élèvent; et, pour régner sur ce monde, des

animaux qui s'y agitent sans cesse; le tout emporté dans l'espace d'un

mouvement régulier, dont nous ne pouvons prévoir la fin. Là haut, ce

sont des mondes dont les révolutions s'exécutent avec la même régularité

et dont les mouvements sont liés à celui de notre planète comme celui-ci

l'est aux leurs, tous ces mouvements enchaînés par cette loi fatale que

la chute d'une pomme a révélé au génie de Newton et qui s'appelle

_l'attraction universelle_.

Quels sont les caractères qui différencient ces mouvements et nous font

apparaître la vie sous ces divers aspects?

Nous voyons les corps du règne minéral (ils sont 70 à peine) s'unir les

uns aux autres, en obéissant à leurs affinités réciproques,--ces

affections de la matière,--et constituer l'infinie variété de corps que

la chimie et la minéralogie apprennent à connaître. Nous les voyons

changer de forme et se mouvoir, passer d'un état d'équilibre à un autre,

jaillir en gerbe au-dessus du sol, bondir en cascades ou s'écouler

paisiblement vers l'Océan, en se soumettant aux lois physiques sur

lesquelles repose l'harmonie de l'univers. Tous ces mouvements, les uns

passagers, les autres permanents, ont lieu avec une _passivité absolue_

de la part des corps qui les exécutent.

Mais ce caractère se modifie dans le règne végétal, et les mouvements de

certaines plantes deviennent _instinctifs_. C'est ainsi que les feuilles

se dirigent du côté d'où leur viennent l'air et le soleil, que les

racines se cramponnent au morceau d'engrais qui leur apporte une

nourriture plus riche; qu'au moment de la floraison, les étamines

embrassent le pistil et que certaines plantes quittent le fond des eaux

pour venir éclore leur fleur à la surface.

L'intelligence enfin, s'élevant au-dessus de l'instinct aveugle, se

révèle chez les animaux, et c'est, non-seulement dans leurs rapports

avec l'homme, mais encore dans leur vie privée qu'on en voit des preuves

irrécusables. Leurs mouvements ne sont plus automatiques, ni

instinctifs, ils sont _raisonnés_, _conscients_.

Au-dessus de ces êtres des trois règnes, dont les déplacements ne sont

que des infiniment petits auprès des mouvements accomplis dans l'espace

par les mondes qui les portent, s'élève l'homme, soumis comme eux aux

forces naturelles et à l'instinct qui les guide, mais possédant à un

degré supérieur l'intelligence qui règle chacun de ses pas.

Mais cette intelligence, en étendant son empire, rend ses membres

impuissants à lui en faire parcourir les différentes parties. Ses seuls

efforts ne peuvent le conduire bien loin. Il use de sa supériorité sur

tous les êtres de la création pour les soumettre à ses volontés, et, si

les animaux eux-mêmes ne le servent pas assez selon ses désirs, il

asservit les forces naturelles, les dompte comme il a fait de ces

animaux, s'en fait souvent un levier sur lequel il s'appuie pour courir

sur la terre ou pénétrer dans son sein, pour franchir l'Océan ou

s'enfoncer dans ses eaux, ou bien enfin pour s'élever dans l'air.

Être supérieur vis-à-vis de tous les autres êtres de la création, c'est,

il est vrai, un pygmée vis-à-vis du Créateur lui-même, mais un pygmée

grandissant sans cesse et pour qui le progrès est une loi aussi fatale

que le mouvement est un besoin inné.

* * * * *

Nous nous proposons de faire connaître dans ce livre les moyens les plus

remarquables employés par l'homme pour se mouvoir sur la terre ou dans

la terre.

Tandis que la plupart des animaux ne peuvent vivre que dans un milieu

spécial et peu étendu, l'homme est moins qu'aucun d'eux l'esclave de ses

habitudes. S'il aime ses dieux lares et le ciel de sa patrie, il peut

cependant changer de gîte et de climat pour son intérêt, pour ses

plaisirs même.

Les insectes ont chacun leur loge secrète, ceux-ci dans la terre,

ceux-là dans le tissu des végétaux ou des animaux; les poissons ne

peuvent vivre que dans l'eau: froide pour ceux-ci, tempérée pour

ceux-là, douce pour les uns, salée pour les autres, calme au sein des

lacs, agitée au cours des torrents, coulant en mince filet dans les

petits ruisseaux, dormant en grande masse dans les bas-fonds de l'Océan.

Le lion et la panthère se plaisent au désert, l'ours blanc au milieu des

glaces des mers polaires, le serpent et la chauve-souris dans

l'atmosphère lourde et viciée des cavernes, le condor dans l'air raréfié

des plus hauts pics de la Cordillère des Andes; c'est enfin pour vivre

toujours dans une atmosphère tempérée que l'hirondelle regagne à

l'approche de l'hiver les pays du soleil et revient, avec les feuilles,

faire son nid sous le toit qui l'a abritée pendant ses premières

années.

Les grandes agglomérations humaines se sont fixées dans les pays

tempérés, mais les régions équatoriales et polaires sont aussi habitées,

et si l'Abyssin et le Lapon ne quittent pas leur pays, ils sont visités

souvent par les Européens. L'homme se lance sans crainte sur l'Océan, et

s'il ne peut, comme les sirènes, vivre aussi facilement dans l'eau que

dans l'air, il sait plonger au sein de la masse liquide pour y cueillir

le corail et les huîtres perlières aussi aisément qu'il s'enfonce dans

la terre à la recherche du charbon et des métaux précieux. Grâce aux

procédés ingénieux qu'il emploie pour varier ses vêtements et sa

demeure, il vit dans l'air humide des mines comme dans l'air comprimé du

scaphandre ou dans l'air raréfié des hautes régions de l'atmosphère où

le portent les aérostats.

Avec de l'air en provision, il peut tout braver: les miasmes délétères

des exploitations souterraines, l'inconnu des vallées sous-océaniques,

le feu même.

I.--LA LOCOMOTION SUR LA TERRE.

A.--Insuffisance de l'appareil locomoteur de l'homme.--Les

animaux moteurs.--Origine de la voiture.--Le traîneau.

Pour des courses longues et souvent aventureuses, les jambes de l'homme

sont trop fragiles et trop courtes, et celles des animaux doivent lui

venir en aide. Le chameau sert de monture et de bête de somme, le boeuf

est bête de trait, et le cheval sert à la fois aux deux usages.

À côté de ces animaux viennent s'en placer quelques autres, utilisés

seulement en certains pays, ou consacrés à des usages spéciaux: l'âne et

le mulet sont les auxiliaires du cheval, mais moins forts, ils rendent

de moindres services; l'hémione remplace ce dernier dans l'Inde; le yack

et le bison, parents du boeuf, peuvent le suppléer dans certains cas;

l'éléphant sert de monture dans l'Inde, le chameau dans le désert et

l'autruche dans quelques parties de l'Afrique; le renne et le chien sont

enfin les bêtes de trait des pays glacés.

Tels sont, en résumé, les animaux dont l'homme a emprunté le secours.

Mais les plus puissants d'entre eux ne portant encore que des charges

bien faibles, il a fallu pour transporter de lourds fardeaux recourir à

la voiture.

[Illustration: Fig. 1.--Traîneau impérial à Saint-Pétersbourg.]

C'est à Cyrus que l'invention en est généralement attribuée; mais il est

très-permis de croire que l'emploi des roues a été habituel de temps

immémorial en plusieurs points de la terre, et l'on peut rechercher

quels ont été les faits ou les idées qui ont dû conduire à cette simple

découverte. Il est vraisemblable que, ne pouvant charger telle bête de

somme de tout le fardeau qu'il avait à lui imposer, l'homme aura imaginé

de les lui faire tirer. De là le _traîneau_, qui, selon toute

probabilité, a été le point de départ de la voiture. Quelques pierres

auront été placées sous le véhicule improvisé, peut-être même des pièces

de bois de forme arrondie, des rouleaux enfin, différant peu de ceux

qui servent dans nos chantiers de construction actuels pour le

transport des lourds matériaux, pierre, bois ou fer; et des rouleaux à

la roue, la transition est simple. La roue n'est qu'une _tranche du

rouleau_, rendue plus légère par des évidements intelligemment ménagés,

et plus résistante grâce à une ferrure destinée à la garantir de l'usure

et des chocs produits par les inégalités du chemin.

Cette série d'hypothèses, d'ailleurs très-naturelles, se trouve

parfaitement justifiée par la forme des roues des premiers chars dans

l'antiquité, forme rudimentaire que l'on retrouve encore aujourd'hui,

dans toute sa simplicité, aux roues des chariots catalans entre autres.

Ces roues sont de simples disques ferrés, ayant 4 ou 5 centimètres de

largeur, assujettis d'une façon grossière au véhicule qu'ils supportent

et produisant dans les chemins montueux des Pyrénées un bruit strident

et criard que prolonge encore la lente allure des boeufs qui y sont

attelés.

Le traîneau, cet état primitif du plus somptueux de nos carrosses ou de

nos wagons d'aujourd'hui, est d'ailleurs utilisé avec avantage dans

plusieurs pays, et notamment dans les contrées septentrionales et dans

les pays de montagnes.

Dans les contrées septentrionales, deux raisons principales en ont

maintenu et en maintiendront l'usage: la dureté de la terre glacée et

l'absence ou la rareté des voies de communication. Quel que soit l'objet

qu'on ait à faire mouvoir sur le sol, on favorisera son mouvement en

réduisant le frottement qui se produit lorsqu'on cherche à le déplacer,

frottement qui dépend tout d'abord de la nature des surfaces en contact.

Le sol glacé des pays du Nord se prête merveilleusement à ce

déplacement. Les surfaces du patin et du sol acquièrent par l'usage un

poli essentiellement favorable au mouvement. Qu'arriverait-il si des

roues étaient substituées aux longs patins de glissement? Elles

pénétreraient dans la neige au lieu de rester à la surface et

deviendraient un obstacle à la marche. Le véhicule procéderait par

ressauts et par saccades, se fatigant lui-même, fatigant ceux qui y

seraient placés et la bête qui le tirerait. Le traîneau, en abaissant le

centre de gravité du véhicule presque au niveau du sol, et en lui

fournissant une large base de sustentation, empêche ces accidents de se

produire. Le traîneau passe partout, la roue sur les bons chemins

seulement.

Tout le monde connaît le _sabot_ qu'employaient nos anciennes

diligences. À la montée d'une côte, tous les voyageurs descendaient et

suivaient au pas le véhicule pesamment chargé. À la cime, on remontait

en voiture, le sabot était assujetti sous l'une des roues de derrière

pour descendre le versant et les chevaux partaient. La voiture devenait

momentanément un traîneau: trois des roues conservaient leur liberté et

le _frottement de roulement_ de la quatrième était transformé en

_frottement de glissement_. C'est en traîneau qu'on faisait une partie

de la traversée du Mont-Cenis, avant que le chemin de fer de Fell, qui a

précédé l'ouverture du souterrain, fût établi.

[Illustration: Fig. 2.--Traîneaux à New-York.]

Les forêts, dans les pays de montagnes, sont exploitées de la sorte.

De jeunes arbres, ou même des branches à peine dégrossies, réunis par

quelques liens tordus, servent à improviser un traîneau, qui est

démembré à l'arrivée ou que le charbonnier remonte sur ses épaules. Le

lit d'un ravin est le chemin suivi; les pierres roulent sous le véhicule

et descendent avec lui. C'est en traîneau qu'on fait parcourir aux

touristes certains passages rapides des Alpes ou des Pyrénées. Une de

ces descentes renommées est celle de Brame-Farine, près d'Allevard, dans

le département de l'Isère.

Avant de décrire la première de ces voitures à roues dont l'invention a

été un progrès considérable demeuré sans date dans l'histoire de la

locomotion, arrêtons-nous pour esquisser rapidement les faits si

intéressants qui expliquent l'avantage de la voiture sur le traîneau,

puis du wagon de nos chemins de fer sur la voiture elle-même.

B.--Frottement entre le véhicule et la voie qui le porte.--Le dé

et la bille d'ivoire.--Frottement de glissement et de

roulement.--Ce qu'on sait des lois du frottement.--Difficultés

inhérentes aux observations.--Impressionnabilité de la

matière.--Moyens de diminuer le frottement.--Lubrifaction des

parties frottantes.--Accroissement du diamètre des roues.

Tous les progrès de la locomotion reposent sur les améliorations

apportées aux deux surfaces en contact durant le mouvement: patin et

roue d'une part, chaussée ou rail d'une autre. Les améliorations

introduites dans la construction du véhicule lui-même n'ont été que la

conséquence des premières. L'emploi de la vapeur comme moteur a marqué

une nouvelle étape que nous décrirons avec tous les développements

qu'elle comporte.

Lorsqu'on examine à la loupe les objets les mieux polis, on aperçoit à

leur surface une innombrable quantité d'aspérités et de cavités, qui

forment, entre deux objets rapprochés, comme autant de petites dents

d'engrenage s'enchevêtrant les unes dans les autres. Chacun des deux

objets agit sur celui qui lui est opposé comme un morceau de pierre

ponce sur notre main. Il y a entre eux:

1º Production d'une résistance au mouvement qu'on veut déterminer et qui

est le _frottement_;

2º Destruction des aspérités existantes, polissage des surfaces, d'où

usure.

C'est l'effet qui se produit lorsqu'on pousse un dé d'ivoire sur le drap

d'un billard. L'impulsion cessant, le dé s'arrête; mais si au dé on

substitue une bille, la moindre impulsion produit un mouvement qui se

prolonge encore après que l'action a cessé d'être exercée. Le frottement

n'est pas détruit, il est seulement réduit par le changement de forme de

la surface. Dans le premier cas, il y avait _frottement de glissement_,

dans le second, il y a _frottement de roulement_.

Si, au lieu de placer cette bille d'ivoire sur une table recouverte de

drap, nous la plaçons sur une table polie de bois ou de métal, une

impulsion bien moindre que la première suffira à lui faire parcourir le

même chemin.

Ces faits, tout simples et tout familiers, que nous venons d'observer

sur une petite échelle, se produisent en grand.

Qu'un traîneau glisse sur le sol, qu'une voiture roule sur une chaussée,

ou un wagon sur des rails, qu'un bateau se meuve sur l'eau ou un ballon

dans l'air, il y a _frottement_. Une force se développe, au moment où le

mouvement commence, de la part du sol, de l'eau ou de l'air avec lequel

le véhicule est en contact. Elle est faible, presque insignifiante dans

l'air, elle n'est pas négligeable dans l'eau, ou à sa surface, et prend

des valeurs très-diverses et parfois considérables sur le sol. En somme,

on peut dire, d'une manière générale, que toutes les fois que deux

corps, en contact, viennent à être animés de vitesses variables,--ou

l'un d'une certaine vitesse, l'autre restant à l'état de repos,--il se

produit une force retardatrice du mouvement, et il y a _frottement_.

Quelles sont les lois du frottement? Les géomètres et les ingénieurs ont

cherché beaucoup et longtemps, et cherchent encore, car les opinions les

plus opposées se sont produites. Nous n'avons pas l'intention de les

relater toutes ici; mais il convient d'indiquer les faits principaux,

ceux sur lesquels on est généralement tombé d'accord et qui sont, par

suite, hors de conteste.

Amontons est le premier qui s'occupa de la recherche des lois du

frottement. Il se servait, pour ses expériences, d'un plan mobile autour

d'une charnière et dont il faisait varier l'inclinaison. Mais les

résultats auxquels il fut conduit paraissent contradictoires. Coulomb,

en 1781, reprit ces recherches.

Sur deux madriers horizontaux juxtaposés était fixé un troisième madrier

en chêne, long de 8 pieds, large de 16 pouces. Un traîneau, en forme de

caisse, de 18 pouces de large, qu'il chargeait de poids, pouvait glisser

sur ce dernier madrier et le parcourir dans sa longueur. Une corde

flexible, attachée au traîneau, venait, dans une direction horizontale,

s'enrouler sur la gorge d'une poulie très-mobile. Un plateau attaché à

son extrémité recevait des poids et pouvait descendre dans un puits de 4

pieds de profondeur. Les poids, successivement placés dans le plateau,

déterminaient le mouvement du traîneau. Un pendule, battant les

demi-secondes, permettait d'étudier ainsi la loi du mouvement. La nature

et l'étendue des surfaces frottantes, modifiées tour à tour, donnaient

le moyen de varier à l'infini les conditions de ces expériences.

Le général Morin, en 1831, M. J. Poirée, en 1851, M. Bochet, en 1856

d'abord, puis en 1861, ont repris et étendu les études commencées par

Coulomb.

On admettait, avant les travaux de ces deux derniers ingénieurs, que le

frottement était proportionnel à la pression normale que les surfaces

exercent l'une sur l'autre, qu'il variait selon la nature et l'état des

surfaces en contact, et qu'il était indépendant de la vitesse et de

l'étendue de ces surfaces.

M. Poirée a démontré que pour des vitesses supérieures à 4 ou 5 mètres

par seconde, le frottement diminuait à mesure que la vitesse augmentait.

Dans un mémoire fort intéressant, et à la suite de nombreuses

expériences exécutées sur le chemin de fer de l'Ouest avec un

wagon-traîneau du système Didier, M. Bochet a réfuté les premières lois

admises et a conclu:

1º Que le frottement diminue à mesure que la vitesse augmente;

2º Que le frottement n'est plus proportionnel à la pression et, par

suite, n'est plus indépendant de l'étendue des surfaces frottantes, dès

que la pression cesse d'être petite;

3º Qu'il n'y a pas, en général, de frottement spécial au départ.

Ces nouvelles lois viennent renverser les opinions précédemment admises.

Est-ce à dire, pour cela, qu'elles sont la dernière expression de la

vérité et qu'elles ne souffriront pas de modification? Nous n'oserions

pas l'affirmer.

On ne peut se faire une idée exacte des difficultés qui entourent

l'exécution de ces expériences: les circonstances, en apparence les plus

insignifiantes, exercent souvent une influence considérable, qui échappe

même aux yeux les plus perspicaces, à l'attention la plus vigilante.

L'observation de ces phénomènes, où la constitution moléculaire des

corps est immédiatement en jeu, présente bien autrement d'obstacles que

celle des faits chimiques où les qualités et les affinités particulières

de ces mêmes molécules se révèlent.

Nombre d'opérations exécutées dans des circonstances en apparence

complètement identiques, donnent des résultats différents et déroutent

l'expérimentateur; nous disons: _en apparence identiques_, car nos yeux

ou nos moyens de mesure ou de contrôle doivent nous égarer. Les deux

morceaux de fer que nous faisons frotter l'un contre l'autre, bien

qu'ils soient pris dans une masse que nous croyons homogène et qui a

subi les mêmes opérations préparatoires, peuvent présenter, et

présentent sans doute, des différences de contexture que nous ne pouvons

saisir. Les fibres de tel morceau de bois ne sont pas dirigées comme

celles de tel autre; les parties tendres sont plus nombreuses dans

celui-ci que dans celui-là; l'état hygroscopique des deux échantillons

est différent. En somme, l'_homogénéité_, l'_identité_, dans le sens le

plus absolu et le plus général que l'on accorde à ces deux mots,

n'existent pas. Les différences constatées n'offrent donc rien de

surprenant.

Il en est absolument, de ce qui se passe entre ces deux morceaux de

matière, comme de ce qui se produit entre deux individus de moeurs, de

caractères et d'esprits bien définis et entraînés dans une action

commune. Doutez-vous que les circonstances les plus inappréciables ne

puissent agir sur leurs tempéraments à tous deux ou sur celui de l'un

des deux seulement, et modifier d'une manière très-sensible le résultat

auquel ils concourent tous deux? Est-il déraisonnable de croire que des

influences d'une autre nature, mais tout aussi bien modificatrices,

aient pu agir sur la constitution moléculaire des deux échantillons mis

en contact, et n'est-il pas permis de supposer à ces atomes matériels et

inertes une impressionnabilité que nous constatons chez les êtres

vivants et matériels aussi?

Lorsque nous modifions, par l'interposition d'un nouveau corps ou par

une altération quelconque des surfaces en contact, les conditions de ces

expériences, nous obtenons les résultats les plus divers. Des aspérités,

des stries, la juxtaposition sur l'une des surfaces de bandes de cuir ou

de caoutchouc, en multipliant les points de connexion et

d'enchevêtrement, créent un obstacle au mouvement, tandis que

l'interposition d'un corps gras, de plombagine, de suif ou de telle ou

telle huile, en unissant et en polissant les surfaces rapprochées,

diminue le frottement. De là, l'avantage que l'on retire de l'emploi des

matières lubrifiantes.

Le cri strident des chars catalans, dont nous avons parlé, celui de

toutes les voitures dont les roues sont insuffisamment graissées,

résultent d'une attaque plus ou moins profonde des surfaces en contact.

Ce grincement est accompagné d'un échauffement de ces surfaces, qui,

s'il n'y est porté remède, peut avoir les conséquences les plus graves.

Les faits que l'on constate dans l'étude du frottement de glissement

s'observent dans celle du frottement de roulement, mais avec cette

différence qu'ils sont moins accusés. Les aspérités de la surface

roulante s'engrènent dans les cavités de la surface fixe et

réciproquement, et le mouvement s'opère sans déterminer ces arrachements

et ces érosions particulaires qui constituent, en grande partie, le

frottement et qui exigent sans cesse, de la part du moteur, une

production de force additionnelle. Les deux surfaces s'épousent

successivement l'une l'autre, les petites aspérités abandonnent leur

mutuelle étreinte avec d'autant plus de facilité qu'elles se sont plus

facilement réunies, et que la pénétration a eu lieu dans une direction

plus normale à la surface fixe, ou que le diamètre de la surface

roulante a été choisi de plus grande dimension.

L'accroissement du diamètre des roues des véhicules, est, en effet, le

but vers lequel tendent les constructeurs, mais divers obstacles les

arrêtent, entre autres l'instabilité de la machine de transport, accrue

par l'élévation de son centre de gravité. Ils cherchent alors des

artifices pour abaisser la charge, ils la placent parfois en dessous des

essieux, ainsi que cela s'est fait pour certaines voitures et pour

quelques fardiers, destinés au transport des matériaux de construction,

réalisant ainsi des combinaisons plus ou moins ingénieuses, et qui

répondent d'une manière plus ou moins satisfaisante à des besoins

déterminés.

C.--LA VOIE.--Chaussées empierrées, pavées, à ornières de bois et

de métal.--Les anciennes voies de communication.--Les chaussées

romaines, les chaussées de Brunehaut.--Les rues sous Philippe

Auguste et les voies sous Colbert.--Les routes impériales,

départementales; les chemins vicinaux et ruraux.--Importance de

la circulation.--Le personnel des ponts et chaussées et celui des

chemins de fer.--Ce que coûte un ingénieur des ponts et chaussées

et des mines, d'après M. Flachat.

Des préoccupations de l'ingénieur, la principale est celle qui a pour

objet la diminution des aspérités des deux surfaces en contact. Tel est

le but que remplissent les cercles garnissant les roues des véhicules,

les semelles métalliques fixées aux patins des traîneaux. Pour diminuer

les aspérités de la surface de roulement, on emploie les pavés de granit

ou de grès ou les cailloux fichés dans une forme incompressible en sable

et que les lourdes charges et les temps alternativement secs et pluvieux

ne peuvent facilement déformer. On choisit les cailloux de la meilleure

qualité pour les chaussées empierrées ou macadamisées, et avant de les

livrer à la circulation des voitures, on a soin d'en comprimer la

surface à l'aide de ces rouleaux tantôt en pierre, tantôt en métal,

chargés de sable, de pavés ou d'eau et que remorquent péniblement de

longs attelages de chevaux, ou, plus aisément, une machine à vapeur

superposée. À cette chaussée imparfaite, aux ornières, aux aspérités ou

aux dépressions plus ou moins profondes, on substitue des poutres ou

longrines en bois, des morceaux de fonte ou des lames de fer et d'acier,

et on a le merveilleux moyen de transport qui s'appelle un chemin de

fer.

Adieu les durs cahots avec les vieilles pataches dans les mauvais

chemins! adieu la musique des grelots au collier des chevaux,

interrompue de temps en temps par les coups de fouet du postillon ou par

la trompette du conducteur! adieu ces relations qui se nouaient au cours

du voyage et se prolongeaient parfois après lui! On ne met plus que dix

heures au lieu de onze jours, pour aller de Paris à Strasbourg. Quelques

coups de sifflet et, comme en un songe, durant une nuit, on passe du

Nord au Sud ou du Levant au Couchant.

Voyez-vous ce tombereau qui ne contient qu'une tonne de cailloux? Un

cheval a peine à le tirer sur cette route bien entretenue. Voyez à côté:

un même cheval fait avancer sur ces rails un wagon chargé de 8 à 10

tonnes.

Mais les rails de fer n'offrent pas de garanties de durée suffisantes

lorsque la voie est très-inclinée et doit résister à l'usage réitéré des

freins ou au passage fréquent de lourdes charges. Dans ce cas, on a

recours aux rails d'acier. Les progrès de la carrosserie et du

charronnage, nous le verrons plus loin, sont contemporains des progrès

apportés à la construction des chemins et des routes, et le degré de

civilisation d'un peuple est en rapport intime avec l'état de ses voies

de communication. Que l'on considère les pays excentriques de notre

Europe: la Russie, la Turquie, et, sans aller chercher si loin,

l'Espagne, dont nous connaissons les chemins par les récits de Théophile

Gautier et les dessins de Gustave Doré, ne trouve-t-on pas les mêmes

ornières à l'esprit qu'à la chaussée? Le chemin de fer a contribué à

faire le dix-neuvième siècle. Sans lui, nous n'aurions pas accompli ces

progrès rapides que tout le monde admire.

Qu'on ne se méprenne pas cependant sur l'importance du rôle que peut

jouer un chemin de fer et qu'on ne le croie pas capable d'opérer des

transformations dans un pays qui n'offre des ressources ni par l'esprit

ou l'industrie de ses habitants, ni par la richesse ou la fertilité de

son sol. C'est pour avoir cru à la possibilité de semblables

transformations que de nombreux chemins de fer, construits en pays

étranger, n'ont produit d'autre résultat que la ruine de ceux qui les

avaient construits, sans changer d'une manière notable la face des pays

déshérités qui en avaient été dotés. Nous ne nous arrêterons pas,

d'ailleurs, à cette question économique qui nous ferait sortir de notre

sujet et n'a d'ailleurs rien que de très-facile à expliquer.

Les anciens avaient bien compris tout l'intérêt que peuvent offrir de

bonnes voies de communication. Ils employaient à leur construction les

peuples vaincus, et les établissaient avec une telle solidité qu'on en

retrouve encore aujourd'hui quelques-unes en parfait état de

conservation. Les voies romaines étaient remarquables par leur beauté et

leur solidité. Elles étaient formées de blocs énormes de pierre de

taille, parfois superposés, reposant sur une couche épaisse de béton,

c'est-à-dire de pierres cassées réunies entre elles par un ciment

très-résistant. Si nos pères ne connaissaient pas les causes de

l'hydraulicité des chaux et des ciments révélées par Vicat, ils

connaissaient du moins les mélanges capables d'acquérir par le temps une

dureté comparable à celle de la pierre la plus résistante.

Les plus célèbres voies qui nous restent de l'antiquité sont celles

qu'on connaît sous les noms de voies Appienne, Aurélienne, Flaminienne,

etc. La première doit son nom au censeur Appius Claudius (311 avant

J.-C.), qui la prolongea jusqu'au delà de Capoue, pendant environ 142

milles. La voie Flaminienne allait de Rome à Ariminum (aujourd'hui

Rimini). Elle avait 360 milles de longueur. Commencée par le consul

Flaminius, en 222 avant J.-C., elle fut prolongée ensuite jusqu'à

Aquilée, au fond de l'Adriatique.

Dans le nord de la France, en Belgique et en Bourgogne, on rencontre

encore de belles chaussées, auxquelles on a donné le nom de Brunehaut,

mais dont la construction remonte sans doute aux Romains. Il est peu

probable que cette reine, à travers les troubles qui ont agité son

règne, ait pu donner ses soins à l'exécution des grands travaux qu'on

lui attribue.

Ce qui est certain, c'est que les chaussées dont nous venons de parler,

dues ou non à Brunehaut, remontent à une date très-ancienne. Leur

existence actuelle ne fait que mieux prouver l'excellence de leur

construction.

Mais ce que pouvaient faire les Romains, grâce aux armées dont ils

disposaient et malgré des moyens d'exécution grossiers, est devenu après

eux, et pour longtemps, tout à fait impossible. À la fin du douzième

siècle, Philippe Auguste améliora les rues et les routes du royaume.

Plus tard, Colbert créa de nouveaux moyens de communication. Il s'occupa

de la réparation des routes existantes et de la construction de voies

nouvelles. C'est lui, rappelons-le en passant, qui fit construire le

célèbre canal du Languedoc et projeta celui de Bourgogne.

À cette époque, le corps des ponts et chaussées était déjà créé. Sa

fondation remonte à Louis XIII, mais c'est seulement à dater de 1739,

époque de son organisation par Trudaine et Perronnet, que les travaux de

viabilité reçurent une impulsion considérable: les grands ponts de

Neuilly, de Mantes et d'Orléans furent construits. Toutefois, le corps

des ponts et chaussées ne reçut sa constitution définitive qu'à dater du

décret impérial du 7 fructidor, an XII (25 août 1804), complété par les

décrets des 13 octobre 1851 et 17 juin 1854.

Dès lors, on s'occupa de la construction de ces routes magnifiques, à

chaussée entièrement pavée, mesurant, y compris les accotements destinés

aux piétons, jusqu'à 14 mètres de largeur.

À côté des _routes nationales_, réparties en trois classes, selon

qu'elles unissent Paris à un État voisin ou à un port militaire,--à une

des principales villes de France,--ou qu'elles établissent une

communication transversale entre plusieurs départements,--se placent les

_routes départementales_ construites et entretenues avec les fonds votés

par les conseils généraux des départements,--puis, les _chemins

vicinaux_, qui relient les routes aux villages ou les villages entre

eux, et enfin les _chemins ruraux_ destinés à faciliter les travaux de

l'agriculture et entretenus, comme les précédents, par les communes

intéressées. Nous comptons:

Routes nationales et départementales 86,628 kilom.

Chemins vicinaux 518,000 --

La circulation sur les routes nationales a été l'objet de comptages qui

permettent d'en apprécier l'importance. Elle est de 3,200 millions de

colliers à 1 kilomètre, ce qui signifie qu'elle est représentée par

5,200 millions de chevaux, ayant parcouru 1 kilomètre ou par environ

1,800,000 tonnes transportées à la même distance.

Quant au nombre des inspecteurs généraux, ingénieurs en chef, ingénieurs

ordinaires et élèves-ingénieurs, chargés des travaux de construction et

d'entretien des routes nationales, il est de 575. Indépendamment du

service des routes nationales, ces ingénieurs ont encore celui des

rivières, des canaux, des ports et des travaux maritimes, etc., et sont,

d'ordinaire, chargés des travaux à exécuter pour les routes

départementales.

On peut se faire une idée des sacrifices que fait l'État pour la

construction et l'entretien des voies de communication, par les sommes

énormes qu'il consacre _à l'enseignement_ du personnel auquel il confie

la direction des travaux. Un ingénieur des ponts et chaussées, à sa

sortie de l'école, se trouve avoir coûté à l'État 10,000 francs; un

ingénieur des mines plus du triple: 61,000 francs[1].

[Note 1: Compte rendu de la société des ingénieurs civils.--Séance du 8

janvier 1869.]

Les voies de terre perdant de leur importance, depuis l'impulsion donnée

à la construction des voies ferrées, les ingénieurs des ponts et

chaussées passent au service des compagnies et contribuent avec les

ingénieurs sortis de l'École Centrale et de quelques autres écoles à la

construction et à l'exploitation de ces nouvelles voies.

Le personnel qui appartient aux compagnies de chemins de fer est

considérable. Peu de personnes s'en font une idée exacte. Voici, à cet

égard, les renseignements, que nous extrayons de l'ouvrage de M.

Jacqmin, directeur de l'exploitation du chemin de fer de l'Est.

Le seul personnel de l'exploitation de la Compagnie de l'Est se

composait, au 31 décembre 1865, de:

5517 hommes commissionnés }

} 7966 agents.

2449 hommes en régie }

Ce chiffre étant pris comme base, le nombre des agents attachés à

l'exploitation des voies ferrées, en France, est de 43,000 environ.

II.--DE LA LOCOMOTION SUR L'EAU.

La feuille, la branche, le tronc d'arbre et le bateau.--Rivières,

fleuves, canaux, lacs, mers, océan.--Les ondulations. Les marées,

les courants et les vents.--Les vagues, la tempête et les navires

transatlantiques.--Le réseau des voies navigables en France.

La sécurité de la locomotion sur le sol, sur cette terre, qui est notre

élément, cesse au moment où nous l'abandonnons pour nous lancer sur

l'eau. Nous n'avons plus cette base ferme et solide sur laquelle nos

pieds, malgré leur faible étendue, trouvaient un appui suffisant, et,

pour nous soutenir sur l'eau, nous devons nous développer de tout notre

corps et fournir la plus grande surface possible.

Encore ne nous éloignons-nous jamais du rivage auquel nos forces

épuisées nous rappellent bientôt. Pour tenter de longs voyages, nous

devons emprunter un véhicule et nous demandons à nos bras, au flot

lui-même, au vent, à la vapeur, enfin, un secours indispensable. Il est

impossible de dire, avec Gessner, quel fut le «premier navigateur.» Le

premier homme qui tenta l'aventure vit-il une feuille tombée dans l'eau,

emportée par le vent, ou bien une branche, un roseau peut-être, ou un

tronc d'arbre entraîné par un courant, et l'idée lui vint-elle de faire

comme la fourmi sur la feuille ou l'oiseau sur la branche? On ne sait;

mais bientôt il creusa l'arbre pour le rendre plus léger, se fit une

voile d'un morceau de toile, imagina la rame et le gouvernail.

Qui saurait dire ce que le sombre gouffre a englouti de victimes et de

combien de vies a été payé chaque progrès accompli dans l'art de la

navigation!

Les rivières, les fleuves et encore moins les canaux n'offrent, eu égard

à leur faible largeur et à leur faible profondeur, aucun danger sérieux

dont la navigation ne se soit rendue maîtresse depuis longtemps. Un

cours plus ou moins rapide, un lit plus ou moins profond, pas plus de

vent que sur la terre et un abordage presque toujours facile à tout

moment du parcours, telles sont les conditions générales de la

navigation fluviale, qui n'a d'autre inconvénient que sa lenteur;

telles sont aussi les conditions de la navigation sur les lacs, à cela

près que, sur quelques-uns d'entre eux, le vent soulève parfois des

bourrasques, devant lesquelles les légères embarcations doivent fuir et

regagner la rive.

Mais, il en est tout autrement de cette grande étendue d'eau salée qui

couvre les trois quarts de notre globe, de l'Océan et des mers

secondaires.

Combien diffère du sol qui conserve la trace éternelle des travaux de

l'homme, cette masse liquide incessamment mobile, incessamment agitée,

plissée d'ondulations que le moindre zéphyr gonfle, grossit, et que le

vent grandissant fait éclater en tempêtes, vaste champ d'observations

que l'homme ne connaît pas encore, vaste corps insondé dont les savants

n'ont pu mesurer encore les capricieuses pulsations!

Le problème, que nous avons indiqué, de la recherche des lois du

frottement entre deux corps solides, problème dont la solution dernière

n'a pas encore été donnée, paraît bien simple à côté de celui du

déplacement d'un corps solide à la surface des eaux. Les plus grands

géomètres ont cherché à le résoudre: Newton, Lagrange, Laplace, Cauchy,

Airy, Fronde, Macquorne Rankine, etc.; et cette question, si elle a été

quelque peu éclaircie, ne laisse pas que d'être encore enveloppée de

ténèbres épaisses.

Une pierre jetée dans l'eau donne naissance à des courbes dessinant à sa

surface des cercles concentriques d'un rayon croissant. L'eau paraît

fuir le centre frappé, et pourtant elle ne se déplace pas. Ce phénomène

n'est autre que celui qu'on produit avec une corde étendue sur le sol,

puis relevée et abaissée brusquement. Les divers points de la corde

montent et descendent et, l'action cessant, reprennent sensiblement leur

position première. Les cercles concentriques, qui se sont produits sur

l'eau, sont le résultat de l'incompressibilité du liquide, de son

inélasticité. Comprimées par la chute de la pierre, les molécules

aqueuses, placées sous celle-ci, ont soulevé celles qui étaient à

l'entour en un cercle saillant. Celles-ci, s'abaissant en vertu de leur

poids, ont déterminé la formation d'un second cercle, celui-ci d'un

troisième et ainsi de suite; les saillies diminuant, les intervalles

augmentant, les ondulations se sont éteintes et, après une série

d'oscillations, le calme s'est rétabli.

Quelles sont les lois de ces ondulations dues à la chute d'un corps dans

l'eau, dues aussi à la progression d'un corps solide à sa surface?

Il n'y a que trouble dans l'esprit des savants sur la nature, la

direction et l'amplitude du mouvement moléculaire dans l'ondulation.

Ils sont à peu près d'accord sur ce fait: que la direction du mouvement

est verticale ou sensiblement verticale; mais sur ce point seul ils

s'entendent.

Indépendamment de ces mouvements que prend la masse liquide sous

l'action du navire qui progresse à sa surface, il s'en produit encore

d'autres qui sont dus aux attractions de la lune et du soleil combinées,

au mouvement de rotation de la terre, aux différences de densité

résultant des différences de température et de salure des eaux, enfin

aux courants et aux vents.

Le soleil et la lune exercent sur les eaux une attraction d'autant plus

sensible que l'étendue des mers est plus considérable. Telle est la

cause du phénomène des marées.

La surface des mers se trouve, dans son immense étendue, soumise à des

différences de température,--élévation dans les régions équatoriales,

abaissement dans les régions tropicales,--à des différences de salure

qui déterminent des différences de densité. L'équilibre cesse tous les

jours d'exister dans la masse des eaux, les mêmes causes amenant les

mêmes variations de densité. Les parties les plus denses gagnent

l'équateur, sous l'influence du mouvement de rotation de la terre; les

parties les moins denses ou les plus légères se dirigent, au contraire,

vers les pôles, où elles se refroidissent de nouveau.

La masse d'air, qui règne au-dessus des mers, est soumise aux mêmes

causes de perturbation que celle des eaux. L'air enlève des quantités de

vapeur considérables, qui gagnent les parties supérieures de

l'atmosphère où elles se condensent. Les mêmes variations de densité

déterminent, à des degrés divers, les mêmes mouvements dans la masse

gazeuse et donnent naissance aux vents, d'intensité et de direction

fixes ou variables.

Ainsi donc, trois causes, incessamment renaissantes, troublent la

surface des eaux: _les marées_, _les courants_ et _les vents_.

Les marées ne produisent d'action sensible sur la navigation que dans

le voisinage des côtes et passent inaperçues au milieu de l'Océan. Les

marins doivent cependant avoir égard aux mouvements d'élévation et

d'abaissement des eaux qui se produisent dans certaines mers. «La Manche

et la mer du Nord se vident et se remplissent. L'Adriatique subit une

différence de niveau à laquelle la Méditerranée semble ne participer que

faiblement. La mer Rouge subit des différences de niveau de un à deux

mètres, et dans le golfe Persique ces différences sont beaucoup plus

fortes[2].»

[Note 2: Flachat.]

Les courants, aussi bien que les vents, sont des auxiliaires ou des

entraves pour la navigation. Aussi, les navires à voile, qui se rendent

dans certains pays, ont-ils soin de faire coïncider l'époque de leur

voyage avec celle des courants et des vents favorables dans les mers

qu'ils doivent parcourir. C'est ainsi, par exemple, que les navires à

voile parcourant la mer Rouge, allant de Suez aux Indes, exécutent ce

voyage entre avril et mi-septembre,--période durant laquelle soufflent

les vents du nord,--et reviennent du détroit de Bab-el-Mandeb à Suez

entre octobre et avril, époque à laquelle les vents ont changé de

direction et soufflent du sud.

La vitesse des courants généraux varie, en mer, entre 0m,25 et 0m,75 par

seconde; les courants locaux, dus aux marées, dépassent rarement 2m,00.

En certains points, cependant, cette vitesse peut atteindre 5m,00 par

seconde.

Mais la principale cause d'agitation de la mer est l'action du vent,

dont l'intensité varie depuis la brise jusqu'à l'ouragan, depuis une

vitesse nulle jusqu'à 45 _mètres par seconde_ et peut exercer, dans cet

intervalle, des pressions variables de 0 à 277 kilogram. _par mètre

carré_; c'est alors l'ouragan qui déracine les arbres et renverse les

édifices, et les navires doivent le fuir.

Jusqu'à quelle profondeur s'étend cette agitation de la mer sous

l'action du vent? On ne sait. La vie animale se maintient à 160 mètres.

L'extraction du fond de la mer de tronçons de câbles sous-marins a

prouvé qu'elle avait lieu à 2,000 et 3,000 mètres, mais il est peu

probable que l'agitation de la mer atteigne ces grandes profondeurs et

on doit plutôt attribuer les mouvements qui ont été constatés, à des

différences de densité dont la fonction est de maintenir un équilibre de

composition, une homogénéité constante entre les diverses parties des

océans.

L'agitation de la mer se traduit à sa surface par la formation des

ondulations que, dans le langage ordinaire, on nomme des _vagues_. Tant

que le vent reste faible, les vagues sont peu accusées, et il ne se

produit qu'un phénomène de soulèvement et d'abaissement alternatifs de

la surface liquide, phénomène absolument semblable à celui que l'on

constate, au moment de la moisson, à la surface d'un grand champ de blé;

les épis s'inclinent, se relèvent, puis s'inclinent encore et se

relèvent de nouveau, par zones plus ou moins étendues; les oscillations

se succèdent à intervalles plus rapprochés, quand la violence du vent

augmente; les épis _semblent_ fuir et cependant restent fixés au sol.

Il faut une tempête violente pour les en arracher et les transporter au

loin. De même, quand sur la mer les ondulations grandissent et les

vagues s'élèvent, le vent qui frappe leur crête, la brise et la rejette

en une volute d'écume sur le flanc de la vague. Il y a, dans ce cas, un

_réel_ mouvement de translation.

Les vagues ne sont pas, d'ailleurs, ces montagnes liquides qu'a cru voir

une imagination trop vive au fort de la tempête. Les navigateurs les

plus expérimentés, dont les observations méritent le plus de créance,

n'ont pas constaté de hauteurs supérieures à 15 mètres. C'est le quart

du chiffre indiqué, d'une manière approximative, par certaines personnes

dont les yeux seuls ont servi d'instrument de mesure. Les dangers

auxquels on est exposé au milieu d'une tempête, sont assez nombreux pour

qu'on cherche à détruire les préjugés que l'ignorance ou la frayeur fait

naître.

Il ne faut pas juger non plus des secousses que ces vagues peuvent

produire sur la coque d'un bâtiment, par les effets qui résultent de

leur choc contre les falaises, les jetées ou les murs de quais,

obstacles immobiles opposés à la fureur de la mer. Sous un effort trop

violent, le bâtiment s'incline, puis, l'effort cessant, se redresse.

Mais si la falaise est de roche peu résistante, si le mur n'est pas fait

de bons matériaux, reliés par le meilleur mortier, s'il n'est pas

suffisamment épais, la vague l'ébranle et bientôt le détruit.

La seule condition à remplir pour que le navire résiste, c'est qu'il

constitue une masse parfaitement indéformable et de dimensions assez

grandes pour rester insensible aux agitations de l'Océan. Ces dimensions

sont celles des bâtiments qui font aujourd'hui le service de l'Amérique

et de l'Australie.

Résumons les quelques indications qui précèdent:

L'immense plaine nue de l'Océan est la carrière libre des vents, et les

véhicules ou les navires qui se lancent à sa surface n'ont ni un sol

solide comme appui, ni une atmosphère calme comme milieu; instabilité

constante au-dessous, instabilité constante au-dessus, toutes deux

indissolublement unies, mais non pas sans limites dans leurs

ébranlements et dans leurs fureurs.

L'homme a su les maîtriser, et l'expérience l'a plus servi dans la lutte

que ses calculs, car c'est à peine s'il a entrevu la vérité et pénétré

l'un des innombrables mystères qui se passent au sein des eaux.

Peut-on chiffrer l'importance des moyens de communications maritimes

offerts à l'activité des nations?

La mer appartient à tous les peuples, et on peut dire que sa surface,

presque tout entière, est ouverte à leur commerce et à leur industrie.

Le réseau des voies navigables intérieures qui sillonnent notre pays,

comprend:

500 kilom. de rivières flottables;

7000 kilom. de rivières navigables;

4800 kilom. de canaux.

Soit, en totalité, 12,300 kilomètres.

III.--DE LA LOCOMOTION DANS L'AIR.

Les vents.--La chute d'un corps dans l'air et dans le vide.--Les

oiseaux et les ballons.--La direction des ballons paraît une

utopie.--Invention d'un moteur à poudre.

Nous connaissons déjà l'air parce que nous en avons dit à propos des

tempêtes qu'il soulève à la surface des mers, et nous n'avons pas besoin

d'insister de nouveau sur la violence des mouvements dont sa masse est

souvent agitée pour faire comprendre les difficultés que trouve l'homme

à s'y mouvoir dans une direction déterminée. En passant de la terre sur

l'eau, du corps solide sur le corps liquide, les points d'appui qui

doivent servir de base à la locomotion perdent de leur fixité, et le

véhicule ne devient stable qu'en intéressant à ses mouvements une grande

masse de liquide; dans l'air, dont les propriétés essentielles sont la

mobilité et la compressibilité, les points d'appui manquent presque

absolument, nous disons _presque_, car le vide seul admet dans ce cas

l'absolu: un morceau de papier, que nous laissons tomber dans l'air

tranquille, ne descend jamais verticalement; il est dévié de cette

direction par l'air qui presse sa surface; dans un tube, où nous aurons

fait le vide, ce même morceau de papier tombera dans une direction qui

se rapprochera d'autant plus de la verticale que le vide aura été fait

d'une manière plus parfaite, et il suivra rigoureusement la verticale,

si le vide est absolu.

C'est seulement en comprimant la masse gazeuse environnante que le

véhicule aérien se crée un appui et peut se mouvoir dans telle ou telle

direction.

Les Merveilles de la Locomotion · 第 1 / 15 段