Hydraulique et pneumatique (Sciences & Techniques)

Lorsqu'ils sont sous pression, les fluides transmettent leur énergie en tout point de leur surface : en jouant sur les dimensions de cette dernière, on peut faire varier les forces en jeu et entraîner des pistons et des moteurs rotatifs. Le principe du système hydraulique est de transmettre une force à distance par l'intermédiaire d'un fluide sous pression. Le système le plus simple consiste en deux pistons raccordés par un tuyau : une force exercée sur un piston à l'une des extrémités crée une pression dans le fluide qui fait agir le piston à l'autre extrémité. C'est le mathématicien français Blaise Pascal (1623 - 1662) qui a fondé les lois de l'hydraulique en définissant la pression d'un fluide comme étant proportionnelle à la force qui lui est appliquée, et inversement proportionnelle à la surface sur laquelle elle s'exerce. Le mathématicien suisse Daniel Bernoulli (1700 - 1782) a mis cette propriété en équations - le théorème de Bernoulli fut publié en 1738 dans Hydrodynamica -, démontrant que dans un fluide, une grande force appliquée sur une petite surface peut engendrer, à un autre endroit du fluide, une petite force sur une grande surface, et réciproquement. Les lois de l'hydraulique permettent donc non seulement de contrôler mais aussi d'amplifier la force ainsi communiquée en jouant, par exemple, sur la taille des pistons. En effet, la force qu'exerce un fluide est égale à la pression multipliée par la surface de contact. À pression égale, on peut donc augmenter la force en élargissant la surface d'action. Ainsi en est-il de l'automobiliste dont le pied appuie sur la pédale de frein : en repoussant un étroit piston de faible surface, il crée dans le fluide une certaine pression. À l'autre extrémité du circuit, cette pression est transmise à un piston de plus grande surface, la force étant multipliée d'autant : c'est ainsi que les patins qui se resserrent autour d'un disque de frein le font avec une efficacité nettement supérieure à la force musculaire exercée par le pied sur la pédale. Il faut toutefois noter dans ce cas de figure que, bien que la force augmente, la distance parcourue par le grand piston est diminuée, l'augmentation du diamètre du cylindre se traduisant, à volume de fluide égal, par une moindre hausse du niveau du fluide sous pression. Il faut donc enfoncer une pédale de frein sur plusieurs centimètres pour obtenir à l'autre extrémité du circuit un déplacement du piston et des patins de quelques millimètres.