Économie, machines et mécanique rationnelle: la naissance du concept de travail chez les ingénieurs-savants français, entre 1819 et 1829

Annales des Ponts et Chaussees, Ingenieur Science Societe

Volumn , Issue 82, 1997, Pages 10-20

  Cliatzis, Konstantinos ^a  

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EID: 0039692685     PISSN: 01529668     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: None     Document Type: Article

References (21)

1. L'expression est duc àJ.-V. Poncelet, Introduction àla Mécanique induitriellephysique et expérimentale. Paris, L. Mathias, 1841 (2e éd.), p. xi.
2. Précisons d'emblée que cet article, loin de viser àl'exhaustivité, est réduit àdessein àune brève présentation (commentaires et mise en contexte) de quelques moments forts de l'histoire de la naissance du concept de travail. I. GratlanGuinncss (« Work for the Workers : Advances in Engineering Mechanics and Instruction in France, 1800-1830 », Annals of Science, 41, 1984, pp. 1-33 ; «Work for the workers : engineering mechanics and its instruction », dans Convolutions in French Mathematical Physics, Birkhauser Verlag, Berlin, 1990, pp. 1046-1121) a réuni pratiquement toutes les pièces de cette histoire et en a donné une vue d'ensemble inégalée dans sa concision et son ampleur. Voir également : C.C. Gillispic et A.P. Youschkevitch, Lazare Carnot savant, Paris, Vrin, 1979 ; J.-P. Séris, Machine et communication, Paris, Vrin, 1987 ; B. et J.-F. Belhoste, «La théorie des machines et les roues hydrauliques », Cahiers d'Histoire et de Philosophie des Sciences, n° 29, 1990, pp. 1-17.
3. Nous nous centrons sur les contributions de Navier et de Coriolis, l'apport de Poncelet àl'élaboration conceptuelle de la notion de travail restant inférieur àceux de ses deux camarades d'école (sur Poncelet, voir K. Chatzis, «Jean-Victor Poncelet et la «science des machines »àl'École de Metz : 1825-1870 », dans B. Belhoste et A. Picon (dir.), L'École de l'Artillerie et du Génie de Metz, 1802-1870. Enseignement et Ilecherches, Paris, Musée des Plans-Reliefs, 1996, pp. 32-42).
4. B.-F de Bélidor, Architecture hydraulique, ou l'Art de conduire, d'élever, et de ménager les eaux pour les différents besoins de la vie (« Nouvelle édition avec des notes et additions par M. Navier »), Paris, F. Didot, 1819.
5. Sur l'ingénieur de l'Ancien Régime, voir : A. Picon, L'invention de l'ingénieur moderne. L'Ecole des ponts et chaussées, 17-17-1851, Paris, Presses de l'ENPC, 1992 ; H. Vérin, Lagloire des ingénieurs, Paris, Albin Michel, 1993.
6. G. Rappelons queJ.-L. Ijgrange publie sa Mécanique analytique en 1788.
7. Une histoire plus circonstanciée de la naissance du concept de travail doit s'arrêter longuement sur la figure de L. Carnot dont les Principes Fondamentaux de l'Equilibre et du Mouvement (Paris, 1803) est une source d'inspiration majeure pour les polytechniciens de l'époque.
8. Précisons une fois pour toutes que sauf mention explicite, c'est l'auteur clé la citation qui souligne.
9. Sur la notion «d'expérience de pensée », et ses fonctions dans un processus de démonstration, voir : T. S Kühn, A Function for Thought Experiments (19G4) »; Id., « Mathematical versus Experimental Tradition in the Development of Physical Science (1976) », dans The Essential Tension, Chicago, The University of Chicago Press, 1977, pp. 241-2G5 et 31-65 respectivement. Rappelons queJ.-L. I-ngrange, en 1798, fait également appel àun train de poulies imaginaires afin de démontrer le principe des vitesses virtuelles, qu'il place àla base de sa mécanique. Voir l'introduction de P. fiailhachc dans sa réédition critique de L. Poinsot, IM théorie générale tie l'équilibre et du mouvement îles systèmes (1805), Paris, Vrin, 1975.
10. L'idée n'est pas originale. DcScartcs écrivait, en 1638, « (...) qu'il faut autant de force, pour lever un poids de cent livres àla hauteur d'un pied, qu'un de cinquante àla hauteur de deux pieds, c'est-à-dire qu'il y faut autant d'action ou autant d'effort »(uvres de Descartes, publiées par C. Adam et P. Tannery, t. II : «Correspondance, mars 1638-déc. 1639 », p. 432. Voir aussi p. 228 et pp. 352-355). Notons que ce flottement de vocabulaire -Descartes emploie indistinctement les mots force, action, effort -persiste jusqu'aux années 1820.
11. Pour montrer que le produit P/;est la véritable mesure de l'action du moteur, Navier, raisonnant en économiste, fait remarquer que c'est proportionnellement àce produit que l'on paie les ouvriers pour les diverses espèces de travaux : un ouvrier montant la même quantité d'eau de deux puits, dont le premier est deux fois plus profond que le second, sera payé deux fois plus cher quand il tire de l'eau du premier puits, remarque alors Navicr (p. 379-380). Sur la «pensée économique »de Navier (et de Coriolis), et ses rapports avec la naissance du concept mécanique île travail, voir le livre, stimulant mais quelquefois «tendancieux »dans ses interprétations, de F. Vatin, I e Travail, l'économie et physique, 1780-1830, Paris, PUF, 1993.
12. Conformément au vocabulaire de l'époque, Navicr n'utilise pas le terme d'accélération qui va s'imposer bien plus tard (à partir des années 1840) ; il parle en général «de vitesses que les forces peuvent imprimer au point matériel dans l'unité de temps ». Notons que l'expression consacrée à l'époque est plutôt celle deforce accélératrice.
13. Navier empnintc cette expression àCoulomb (1799). II la préfère, pour sa force expressive, aux expressions de puissance mécanique (mechanical power- Smeaton (1776)), effet dynamique (Hachette, 1811), moment d'activité (Carnot, 1803). Dans les traités de mécanique analytique de l'époque, la quantité en question répond au nom de moment virtuel. Lagrange (1797) utilisera également l'expression de l'aire. (Voir : I. Grattan-Guinncss, op. cit. ; T.S. Kühn, « Conservation as an Example of Simultaneous Discovery (1959) », dans The Essential..., op. cit., pp. 66-104.).
14. Pour passer d'un point matériel àun assemblage de points matériels liés entre eux (machine), Navier, raisonnant à l'intérieur du paradigme lagrangien, fera appel au principe de d'Alembert et au principe des vitesses virtuelles (note ai, p. 110-112).
15. Rappelons que la notion de force vive, centrale dans la mécanique de l'époque, est au cur d'une querelle qui a duré un demi-siècle (1690-1740) entre ceux qui suivaient Leibniz et leurs détracteurs (cartésiens français et newtoniens anglais), querelle portant sur la «force »qu'on doit attacher à un corps en mouvement (force vive versus quantité de mouvement). Sur la querelle, voir, entre autres : D. Papineau, «The vis viva controversy : do meaning matter ? », Sind. Hist. Phil. Sci., 8,1977, pp. 111-142 ; etJ.-P. Serfs, op. at., pp. 264-281.
16. G.-G. de Coriolis, Du Calcul de l'effet des machines, Paris, Carilian-Gury, 1829.
17. « (...) on appelle vitesses virtuelles, les espaces infiniment petits que ces points parcourraient en même temps, en quittant infiniment peu leur position, et en prenant l'un quelconque (les mouvements compatibles avec l'état clé liaison. On a donné le nom de \itcsse àces espaces infiniment petits, décrits en même temps, parce qu'ils sont proportionnels aux vitesses que peuvent prendre les points, celles-ci n'étant en effet que les rapports entre les espaces et un même temps infiniment petit employé àles parcourir »(p. 10).
18. Remarquons que Carnot parlait de la quantité du travail (selon son vocabulaire : moment d'activité) comme étant de la « force vive latente »(L.-N.-M. Carnot, op. cit.).
19. Est-ce qu'on peut lire dans cette phrase une anticipation du principe de la conservation de l'énergie ? La question sur l'apport des ingénieurs (et du concept de travail) àla naissance du principe de la conservation de l'énergie a été posée - la réponse a été affirmative - àplusieurs reprises depuis le début du siècle. Voir, entre autres : «Principes de la mécanique rationnelle », article de E. et F. Cosserat (d'après l'article allemand de A. Voss (1901)), dans Encyclopédie de sciences mathématiques pitres et appliquées, t. IV, vol. 1, Paris : Gauthier-Villars et Leipzig : Teubner, 1915, pp. 166-172 ; T.S. Kühn, «Conservation... », op. rit ; D.S.L. Cardwell, «Some factors in the early development of the concepts of power, work and energy », The British journal for the history of science, vol. 3, n° 11, 1967, pp. 209-224 ; Id., «Power Technologies and the Advance of Science, 1700-1825 », Technology and culture, 6, n°2, 1965, pp. 188-207. Outre la citation de Coriolis, citons ici un passage de Poncelet qui annonce également le principe de la conservation de l'énergie : «L'eau renfermée dans le réservoir d'un moulin, représente un certain travail disponible, qui se change en force vive quand on ouvre la vanne de retenue ; àson tour, la force vive acquise par cette eau, en vertu de sa chute du réservoir, se change en une certaine quantité de travail quand elle agit contre la roue du moulin, et celle-ci transmet ce travail aux meules, etc., qui confectionnent l'ouvrage »(J.-V. Poncelet, op. rit, p. 129).
20. Le terme d'énergie cinétique est introduit par \V. Thomson (Lord Kelvin) et P.C. Tait dans les années 1880.
21. Autonomie ne veut pas dire absence de relations avec le monde de la pratique. Coriolis, àl'instar de Navier, considère que la quantité de travail sert de base àl'évaluation des moteurs dans le commerce. Son traité contient plusieurs réflexions d'ordre économique (voir F. Vatin, op. cit.).