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Le génie mécanique couvre tout le cycle de vie d'un produit, de la conception au recyclage. Mais son histoire commence avec une invention qui a changé le monde : la machine à vapeur. Ce quiz remonte de l'éolipyle de Héron d'Alexandrie aux pompes de Savery, aux brevets de James Watt et aux locomotives à haute pression de Richard Trevithick, sans oublier la révolution industrielle qu'elles ont déclenchée. Bielles, tiroirs, condenseurs et chaudières tubulaires : à vous de montrer que la mécanique n'a plus de secret pour vous.
Les 30 questions avec réponses et explications. Jouer au quiz
Q 01Quelle unité de mesure de la puissance James Watt introduit-il ?
Le cheval-vapeur
En 1784, il dépose aussi un brevet sur une locomotive à vapeur et invente un indicateur de pression dans le cylindre.
Q 02Quel combustible remplace le bois dans la fonte au coke grâce aux progrès de la métallurgie ?
Le charbon
Son extraction est elle-même simplifiée par la vapeur, ce qui fait directement baisser son prix.
Q 03Quel Français construisit en 1679 la première chaudière, utilisée comme autocuiseur ?
Denis Papin
Conscient du potentiel de la vapeur, il proposa l'idée du piston, mais son prototype de 1690 resta inefficace.
Q 04Combien de cylindres comporte une machine à vapeur à triple expansion ?
3
La vapeur y passe successivement d'un cylindre à l'autre au fil de sa détente, améliorant le rendement et l'autonomie des navires.
Q 05Quel phénomène démographique la mécanisation de l'agriculture par la vapeur accélère-t-elle ?
L'exode rural
Par contrecoup, cela crée une main-d'œuvre plus qualifiée, employable par le secteur industriel.
Q 06Quel inventeur de l'Antiquité construisit l'éolipyle, premier moteur à vapeur à réaction ?
Héron d'Alexandrie
Considéré comme un jouet en raison de sa faible puissance, cet appareil date du Ier siècle.
Q 07Quelle industrie textile connaît un essor sans précédent avec l'arrivée de la machine à vapeur ?
Le coton
Fabriques et manufactures se développent considérablement, provoquant la ruine des artisans et des entreprises familiales.
Q 08À quoi était destiné le fardier à vapeur construit par Cugnot en 1770 ?
À la traction de pièces d'artillerie
Ce prototype sans postérité utilisait un moteur de type Newcomen, aux performances insuffisantes pour un usage opérationnel.
Q 09Quel industriel finance la production des moteurs améliorés de James Watt ?
Matthew Boulton
Leur méthode commerciale : financer chez un client le remplacement d'une machine ancienne par une machine de Watt.
Q 10Quelle pièce, articulée sur le piston, entraîne le volant d'inertie d'une machine à vapeur ?
La bielle
Elle est fixée sur le volant en un point excentré de son axe, ce qui provoque la rotation de celui-ci.
Q 11En quelle année roule pour la première fois une locomotive à vapeur sur rails ?
1804
Compte tenu de leur poids et de l'état des routes, les machines routières de Trevithick furent vite orientées vers le rail.
Q 12Quel dispositif, repris de Boulton, Watt utilise-t-il pour rendre constante la vitesse de sa machine ?
Un régulateur centrifuge
Ce régulateur à boules, breveté en 1788, agit directement sur la vanne par laquelle la vapeur arrive de la chaudière.
Q 13Qui déposa en 1698 un brevet sur une pompe à vapeur destinée à l'exploitation minière ?
Thomas Savery
Ces pompes produisaient un vide dans une chambre fermée où un jet d'eau faisait se condenser la vapeur.
Q 21Combien de machines à vapeur la France possède-t-elle en 1830, contre 15 000 au Royaume-Uni ?
3 000
La Prusse n'en compte alors que 1 000 ; en 1880, la France n'a encore que 500 000 chevaux-vapeur installés.
Q 22Quel jésuite flamand décrivit en 1668 le premier véhicule terrestre mû par un jet de vapeur ?
Ferdinand Verbiest
Son engin, présenté dans un livre, associait au jet de vapeur une roue à aubes.
Q 23En quelle année James Watt met-il au point le système transformant le va-et-vient du piston en rotation ?
1781
Cela lui permet ensuite de concevoir le cylindre à double action, où la vapeur entraîne le piston à la montée comme à la descente.
Q 14Quel ingénieur des mines met au point, entre 1797 et 1799, une machine à vapeur à haute pression sans condenseur ?
Richard Trevithick
L'échappement dans l'atmosphère augmente la puissance, mais aussi le risque d'explosion de ces machines compactes.
Q 15Avec Pascal, quel savant italien inspira les tentatives d'utiliser la pression atmosphérique pour vider les mines ?
Torricelli
À la fin du XVIIe siècle, les activités minières étaient gravement entravées par des problèmes d'inondations.
Q 16En quelle année expirent les brevets de James Watt, après leur prolongation en 1782 ?
1800
Certains reprochent à Watt d'avoir freiné le développement des systèmes à haute pression, auxquels il ne croyait pas.
Q 17Par combien Marc Seguin multiplie-t-il la puissance du moteur en chauffant les tubes de la chaudière par l'intérieur ?
6
Dans sa chaudière à tubes de fumées, l'eau entoure les tubes au lieu de les remplir.
Q 18À partir de quelle année commence l'application industrielle de la machine à vapeur de James Watt ?
1775
Watt brevette ensuite la machine à double effet, où le cylindre reçoit la vapeur alternativement par le bas et par le haut.
Q 19En quelle année James Watt dépose-t-il le brevet de sa chambre de condensation séparée du cylindre ?
1769
Tout est parti de la réparation d'un moteur de Newcomen en 1763, qui lui donna l'envie d'en augmenter l'efficacité.
Q 20Sur quel chemin de fer la chaudière à tubes de fumées de Marc Seguin trouve-t-elle sa première application ?
De Saint-Étienne à Lyon
Cette chaudière avait été conçue à l'origine pour équiper un bateau de halage sur le Rhône.
Q 24Près de quelle ville anglaise un premier modèle commercial de pompe à vapeur fut-il utilisé dès 1712 ?
Dudley
Ces pompes, d'emploi courant dans toutes les mines humides d'Europe, coûtaient cher car le cylindre devait être réchauffé avant chaque admission.
Q 25Combien de machines à vapeur Boulton et Watt sont en service en Grande-Bretagne en 1800 ?
496
Ce développement rapide est l'une des raisons de la précocité économique britannique.
Q 26Quel mot complète l'expression « moteur à … », autre nom des machines à expansion multiple ?
Pilon
Deux ou trois cylindres de taille croissante y entraînent un arbre moteur commun.
Q 27Quel Français décrivit en 1615 une pompe capable de chasser l'eau d'un récipient grâce à la vapeur ?
Salomon de Caus
Le marquis de Worcester améliora ce projet en 1663 en équipant la chambre à vapeur d'un condenseur.
Q 28Quel inventeur, partisan de la haute pression, voit ses idées freinées par les brevets de James Watt ?
Jonathan Hornblower
Il met au point en 1781 un double cylindre combiné, resté expérimental faute de pouvoir contourner les brevets en vigueur.
Q 29Qui inventa en 1827 le moteur à vapeur à flot unique, doté de soupapes et d'un arbre à cames ?
Jacob Perkins
Ce système évite de faire passer la vapeur chaude et la vapeur détendue par le même emplacement, et consomme moins de vapeur.
Q 30Quel Russe conçoit en 1765 le premier régulateur d'une machine à vapeur, aux mines de Barnaoul ?
Ivan Polzounov
Son régulateur à flotteur maintenait constant le niveau d'eau du circuit, et il couplait deux cylindres pour exploiter les cycles compression-détente.