La clé du mystère
Nous savons par expérience —et le cas des leviers est typique à ce point de vue — qu'il est impossible d'obtenir quelque chose avec rien. En appliquant ce principe au système hydraulique simplifié que fait voir la fig. 91
il est clair que l'on ne peut obtenir une force de 10 livres avec un effort d'une livre sans sacrifier la distance. En effet, l'effort d'une livre devra s'appliquer sur une distance considérablement plus longue que celle qui sera parcourue par la force de 10 livres. Si on élève un poids de 10 livres à une hauteur d'un pied, sur quelle distance, selon vous, l'effort d'une livre devra-t-il être appliqué ? Revenons aux principes: en ne tenant aucun compte de la friction, le travail accompli par n'importe quelle machine correspond à l'effort ou au travail qu'on y met. En ayant recours à la formule du travail il sera donc facile de trouver quelle distance le petit piston de la presse hydraulique devra parcourir.
LE TRAVAIL QU'ON Y MET = LE TRAVAIL QU'ON EN OBTIENT
Et par substitution:
Donc :
C'est là que réside la clé du mystère. Le petit piston devra parcourir une distance de 10 pieds, de façon à pouvoir faire monter d'un pied la charge de 10 livres. A première vue, on serait tenté de penser que le petit cylindre devrait avoir une longueur d'au moins 10 pieds. Mais comme la chose s'avérerait peu pratique, on contourne cet inconvénient en intercalant une soupape de retenue (check valve) sur la canalisation qui part du petit cylindre. On se rend compte de la position de cette soupape au bas de la fig. 92, en "A".
Munie de cette soupape, la presse hydraulique peut fonctionner avec un minimum de déplacement rectiligne du petit piston. En effet, dès qu'il est abaissé par le levier de la pompe, il force le liquide à passer au-delà de la soupape de retenue "A" et à se diriger vers le grand cylindre. Dès que cesse la poussée contre le petit piston et qu'il commence à remonter dans le cylindre, la pression qui s'exerçait à droite de la soupape de retenue "A" disparaît et le fluide qui se trouve sous le gros piston tend à rebrousser chemin et se joint au ressort de la soupape pour fermer hermétiquement cette dernière, de sorte que le liquide qui se trouve au-delà reste emprisonné dans le gros cylindre.
Le petit piston continue à remonter tant qu'il n'a pas dépassé l'ouverture d'admission raccordée au réservoir d'approvisionnement en fluide. A ce moment, une nouvelle cylindrée de fluide est aspirée à travers la deuxième soupape de retenue "B" vers le petit cylindre. La course suivante du petit piston force cette nouvelle cylindrée au-delà de la soupape de retenue "A" dans le gros cylindre, et ainsi de suite. Le procédé se répète à chaque mouvement du petit piston jusqu'à ce qu'une quantité suffisante de fluide ait été introduite dans le grand cylindre pour faire monter le grand piston d'un pied. La force a été appliquée sur une distance de 10 pieds sur le bras de la pompe, mais cette distance a été parcourue par petites étapes dont la somme atteint effectivement 10 pieds.
Vous vous demandez peut-être comment le gros piston redescend à sa position de repos une fois que la balle de coton a été solidement ficelée. Il est clair que le fluide ne peut rebrousser chemin en deçà de la soupape de retenue "A". La seule solution possible a été prévue par l'installation d'une soupape ordinaire, mais extrêmement robuste, qui s'intercale entre le gros cylindre et le réservoir de fluide. Une fois que le rôle du gros piston a été accompli, on le fait revenir à sa position de repos en ouvrant la soupape qui permet au fluide de retourner au réservoir. Cette soupape ordinaire, cela va de soi, doit être tenue hermétiquement fermée pendant que fonctionne la pompe du petit cylindre.
