Les origines du terme, la «puissance»

Aujourd'hui, il est de notoriété publique que le terme «puissance» fait référence à la puissance d'un moteur. Nous en sommes venus à supposer qu'une voiture avec un moteur de 400 chevaux ira plus vite qu'une voiture avec un moteur de 130 chevaux. Mais avec tout le respect dû à la noble monture, certains animaux sont plus forts. Pourquoi, par exemple, ne nous vantons-nous pas aujourd'hui de la «puissance de bœuf» ou de la «puissance de bœuf» de notre moteur?

L'ingénieur écossais James Watt savait qu'il avait une bonne chose à faire pour lui à la fin des années 1760 lorsqu'il a proposé une version considérablement améliorée du premier moteur à vapeur disponible dans le commerce que Thomas Newcomen avait conçu en 1712. En ajoutant un condenseur séparé, la conception de Watt a éliminé le les cycles constants de refroidissement et de réchauffement du charbon nécessaires au moteur à vapeur de Newcomen.

En plus d'être un inventeur accompli, Watt était également un réaliste dévoué. Il savait que pour prospérer grâce à son ingéniosité, il devait vendre sa nouvelle machine à vapeur - à beaucoup de gens.

Ainsi, Watt est retourné au travail, cette fois pour «inventer» un moyen simple d'expliquer la puissance de sa machine à vapeur améliorée d'une manière que ses clients potentiels pourraient facilement comprendre.

Sachant que la plupart des personnes qui possédaient les machines à vapeur de Newcomen les utilisaient pour des tâches impliquant de tirer, pousser ou soulever des objets lourds, Watt a rappelé un passage d'un premier livre dans lequel l'auteur avait calculé la production potentielle d'énergie des «moteurs» mécaniques qui pourraient être utilisés. pour remplacer les chevaux pour ces emplois.

Dans son livre de 1702 The Miner's Friend, l'inventeur et ingénieur anglais Thomas Savery a écrit: «Pour qu'un moteur qui soulèvera autant d'eau que deux chevaux, travaillant ensemble à la fois dans un tel travail, puisse faire, et pour lequel il doit y avoir être constamment gardé dix ou douze chevaux pour faire de même. Ensuite, je dis qu'un tel moteur peut être suffisamment grand pour faire le travail requis en employant huit, dix, quinze ou vingt chevaux pour être constamment entretenu et entretenu pour faire un tel travail… »

Après avoir fait des calculs très approximatifs, Watt a décidé de prétendre qu'un seul de ses moteurs à vapeur améliorés pourrait produire suffisamment de puissance pour remplacer 10 chevaux tirant des charrettes - ou 10 «chevaux».

Voila! Alors que l'activité des moteurs à vapeur de Watt montait en flèche, ses concurrents ont commencé à annoncer la puissance de leurs moteurs en «chevaux», faisant ainsi du terme une mesure standard de la puissance du moteur encore utilisée aujourd'hui..

En 1804, le moteur à vapeur de Watt avait remplacé le moteur Newcomen, menant directement à l'invention de la première locomotive à vapeur.

Oh, et oui, le terme «watt», comme unité de mesure standard de la puissance électrique et mécanique qui apparaît presque toutes les ampoules vendues aujourd'hui, a été nommé en l'honneur du même James Watt en 1882.

Watt a manqué la véritable «puissance»

En évaluant ses machines à vapeur à «10 chevaux», Watt avait commis une légère erreur. Il avait basé ses calculs sur la puissance des Shetland ou des poneys «à fosse» qui, en raison de leur petite taille, étaient généralement utilisés pour tirer des charrettes à travers les puits des mines de charbon.

Un calcul bien connu à l'époque, un poney à fosse pouvait transporter un chariot rempli de 220 lb de charbon à 100 pieds dans un puits de mine en 1 minute, ou 22 000 lb-pi par minute. Watt a ensuite supposé à tort que les chevaux ordinaires devaient être au moins 50% plus forts que les poneys à fosse, ce qui faisait une puissance équivalente à 33 000 lb-pi par minute. En fait, un cheval standard n'est que légèrement plus puissant qu'un poney à fosse ou égal à environ 0,7 cheval-vapeur tel que mesuré aujourd'hui.

Dans une célèbre course de chevaux contre Steam, Horse gagne

Aux débuts du chemin de fer américain, les locomotives à vapeur, comme celles basées sur le moteur à vapeur de Watt, étaient considérées comme trop dangereuses, faibles et peu fiables pour pouvoir faire confiance au transport de passagers humains. Enfin, en 1827, la société Baltimore and Ohio Railroad, la B&O, obtient la première charte américaine pour le transport de marchandises et de passagers à l'aide de locomotives à vapeur.

Malgré la charte, le B&O a eu du mal à trouver un moteur à vapeur capable de voyager sur des collines escarpées et des terrains accidentés, obligeant l'entreprise à se fier principalement aux trains hippomobiles..

À la rescousse est venu l'industriel Peter Cooper qui a proposé de concevoir et de construire, sans frais pour le B&O, une locomotive à vapeur qui, selon lui, rendrait les wagons tirés par des chevaux obsolètes. La création de Cooper, le célèbre «Tom Thumb» est devenue la première locomotive à vapeur de construction américaine fonctionnant sur un chemin de fer public exploité commercialement..

Réplique de la première locomotive à vapeur de Baltimore & Ohio, Tom Thumb à côté d'une locomotive diesel moderne. Wikimedia Commons / Domaine public

Telle que conçue par Cooper, la Tom Thumb était une locomotive à quatre roues (0-4-0) avec une chaudière à eau au charbon verticale et des cylindres montés verticalement qui entraînaient les roues sur l'un des essieux. Pesant environ 810 livres, la locomotive a été caractérisée par une foule d'improvisations, y compris des tubes de chaudière faits de canons de carabine.

Bien sûr, il y avait un motif derrière la générosité apparente de Cooper. Il se trouve qu'il possédait un acre sur un acre de terrain situé le long des itinéraires proposés par B&O, dont la valeur augmenterait de façon exponentielle si le chemin de fer, propulsé par ses locomotives à vapeur Tom Thumb, réussissait..

Le 28 août 1830, Tom Thumb de Cooper subissait des tests de performance sur les voies B&O à l'extérieur de Baltimore, Maryland, lorsqu'un train tiré par des chevaux s'arrêtait à côté sur les voies adjacentes. Jetant un regard irrespectueux à la machine à vapeur, le conducteur du train tiré par des chevaux a défié le Tom Thumb pour une course. Voyant remporter un tel événement comme une grande vitrine publicitaire gratuite pour son moteur, Cooper a accepté avec impatience et la course était lancée.

Le Tom Thumb a rapidement atteint une avance importante et croissante, mais lorsque l'une de ses courroies d'entraînement s'est brisée, arrêtant la locomotive à vapeur, l'ancien train fiable tiré par des chevaux a remporté la course..

Alors qu'il avait perdu la bataille, Cooper a gagné la guerre. Les dirigeants du B&O avaient été tellement impressionnés par la vitesse et la puissance de son moteur qu'ils ont décidé de commencer à utiliser ses locomotives à vapeur sur tous leurs trains..

Alors qu'il transportait des passagers jusqu'en mars 1831 au moins, le Tom Thumb n'a jamais été mis en service commercial régulier et a été récupéré pour des pièces en 1834.

Le B&O est devenu l'un des chemins de fer les plus importants et les plus prospères aux États-Unis. Profitant largement de la vente de ses machines à vapeur et de ses terrains au chemin de fer, Peter Cooper a connu une longue carrière d'investisseur et de philanthrope. En 1859, l'argent donné par Cooper a été utilisé pour ouvrir la Cooper Union for the Advancement of Science and Art à New York City.