Tout comprendre sur l’énergie hydraulique

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Quel est le lien entre un pistolet à eau et cette gigantesque grue ? À première vue, rien du tout ! Mais voyez la chose avec un regard de scientifique et vous arriverez à une conclusion surprenante: les pistolets à eau et les grues utilisent la puissance des liquides en mouvement de manière très similaire.

Cette technologie s’appelle la science hydraulique, et elle est utilisée pour alimenter tout, des freins de voiture (avec des vérins de freinage) aux camions poubelles en passant par la direction des bateaux à moteur ou encore un vérin hydraulique. Regardons de plus près comment cela fonctionne !

Une vérité toute simple : Vous ne pouvez pas écraser un liquide

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Les gaz sont faciles à écraser: tout le monde sait à quel point il est facile de presser un ballon. Les solides sont exactement le contraire. Si vous avez déjà essayé de presser un bloc de métal ou un morceau de bois , avec rien d’autre que vos doigts, vous savez que c’est pratiquement impossible. Mais qu’en est-il des liquides ? Comment s’adaptent-ils à une pression ? Vous savez probablement que les liquides sont un état intermédiaire, un peu comme les solides à certains égards et un peu comme les gaz dans d’autres. Maintenant, comme les liquides circulent facilement d’un endroit à l’autre, vous pourriez penser qu’ils se comportent comme des gaz lorsque vous êtes fatigué de les presser. En fait, les liquides sont pratiquement incompressibles, tout comme les solides. C’est la raison pour laquelle un plat à la piscine fait mal si vous ratez votre plongeon. Lorsque votre corps pénètre dans la piscine, c’est parce que l’eau ne peut pas se glisser vers le bas (comme le ferait un matelas ou un trampoline) ou s’écarter assez rapidement du chemin. C’est aussi pourquoi sauter des ponts dans les rivières peut être très dangereux. À moins de plonger correctement, sauter d’un pont dans l’eau est presque comme sauter sur du béton.

Le fait que les liquides ne se compriment pas facilement est incroyablement utile. Si vous avez déjà tiré avec un pistolet à eau (ou une bouteille remplie d’eau), vous avez déjà éprouvé cette idée. Vous avez probablement remarqué qu’il faut un certain effort pour appuyer sur la gâchette d’un pistolet à eau (ou pour presser l’eau d’une bouteille). Lorsque vous appuyez sur la gâchette (ou appuyez sur la bouteille), vous devez presser de manière assez dure pour expulser l’eau par une buse étroite. En fait, vous exercez une pression sur l’eau – et c’est pourquoi elle jaillit à une vitesse beaucoup plus élevée. Si l’eau n’était pas incompressible, les pistolets à eau ne fonctionneraient pas correctement. Vous appuyez sur la gâchette et l’eau à l’intérieur s’écrasera simplement dans un espace plus petit – elle ne jaillirait pas comme vous vous en doutez.

L’hydraulique en pratique avec une brève histoire du vérin hydraulique

Vérin hydraulique, pièce essentielle permettant l'ouverture et la fermeture de barrages

L’ingénierie et la science hydrauliques ont été une force majeure dans l’avancement de la science, notre compréhension de la technologie et notre propre capacité à changer notre façon de vivre et ce que nous pouvons accomplir depuis les années 1600 jusqu’à nos jours.

L’histoire du vérin hydraulique commence au 17 ème siècle avec un Français appelé Blaise Pascal. Pascal avait de nombreux intérêts, notamment pour les mathématiques, la physique et la philosophie. Son héritage le plus important est celui des progrès hydrodynamiques dont il était responsable. Ces progrès de la science incluent la loi qui porte son nom, la loi Pascal.

Cette loi était le résultat des expériences scientifiques de Pascal et la percée qu’il a faite était de se rendre compte finalement qu’un fluide confiné mis sous une pression égale de tous les côtés produit de l’énergie et que cette énergie pourrait être elle même utilisée comme source d’énergie. Cette prise de conscience allait transformer la compréhension de l’hydraulique et les capacités et possibilités qui étaient désormais à portée de main. En effet, cette découverte a ouvert la voie à des machines telles que la presse à imprimer hydraulique ou encore la seringue, deux avancées majeures pour l’époque et toujours très influentes aujourd’hui.

Cependant, ce n’est qu’au siècle suivant que la découverte de Pascal a pu être portée aux masses avec l’aide du charpentier et ingénieur britannique Joseph Bramah, qui a pu importer la découverte de Pascal dans son pays et pousser plus loin le concept. C’est ensuite au tour de William Armstrong, toujours un siècle plus tard, de repousser les limites de l’hydraulique avec la découverte de l’énergie hydrolique utilisée pour alimenter des grues. Sa réorganisation de l’utilisation de l’eau pour ces  machines hydrauliques transforma sa ville natale de Newcastle, et ses nouvelles grues hydrauliques ont connu un tel succès qu’elles ont été rapidement produites en série pour jouer un rôle important dans l’ère industrielle victorienne.

Au cours du siècle dernier, il est devenu de plus en plus clair que l’eau n’était pas le meilleur liquide à utiliser pour les machines et équipements hydrauliques. En effet, l’huile est la plus efficace à condition qu’elle ne soit pas corrosive. De plus, l’huile était également un meilleur choix que l’eau car elle était plus dense, pouvait supporter plus de poids, résiste à l’évaporation contrairement à l’eau et reste plus froide sous les températures élevées des machines hydrauliques.

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