File:Manège aérodynamique, whirling arm, de Robins, 1805.png

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Français : Manège aérodynamique, whirling arm, de Robins, tiré de la page 318,5 de son ouvrage New Principles of Gunnery, édition de 1805. Explication de Benjamin Robins dans ce texte :

Je pense qu'il m'incombe de décrire les machines et les méthodes utilisées à cette occasion, ainsi que de faire un récit du déroulement des épreuves ainsi présentées. Car je conçois qu'une narration de ce genre, corroborée par le souvenir de ces messieurs qui étaient alors présents, sera une confirmation beaucoup plus forte des principes que j'avance […] dont je me professe moi-même dans une certaine mesure l'inventeur.

Pour commencer ce récit, il faut mentionner que, dans le premier mémoire remis à [la Royal Society], j'ai affirmé les deux propositions suivantes :
Premièrement, " Que la résistance de l'air à une balle de fer de 12 livres, se déplaçant avec une vitesse de 25 pieds par seconde, n'est pas inférieure à une demi-once d'avoirdupois."
Deuxièmement, « Que la résistance de l'air, dans certaines limites, est presque dans la double proportion de la vitesse du corps résisté. »

Ces propositions ne sont en elles-mêmes ni inconnues ni douteuses ; mais pourtant, comme ils sont la base de quelques autres affirmations, qui ont été jusqu'ici constamment contestées et niées ; J'ai pensé qu'il était nécessaire de prouver leur véracité par des méthodes plus incontestées et plus simples que celles qui ont été pratiquées jusqu'à présent ; car, dans ce but, j'ai donc fait fabriquer une machine de la forme représentée dans le dessin ci-annexé (planche II. Fig. I), qui a été très bien exécutée sous la direction de M. Ellicot, et a été complètement adaptée à l'usage prévu par de nombreux artifices, certains d'entre eux non contenus dans le dessin, ni nécessaires pour être particularisés en ce lieu. Car il suffit aux fins des expériences suivantes, de destribe son tissu général, en observant que BCDE est un tambour cylindrique en laiton mobile sur son axe, celui-ci étant si ajusté au moyen de roues de friction, qui ne sont pas représentées dans le dessin, qu'il n'a pas de friction digne d'attention. Le cadre dans lequel ce tambour est fixé est placé de manière que son axe puisse être perpendiculaire à l'horizon. L'axe lui-même se prolonge au-dessus de la plaque supérieure du châssis, et lui est fixé un léger cône creux AFG ; de la partie inférieure de ce cône s'étend un long bras de bois GH, qui est très mince, et coupé en forme de plume, et à son extrémité il y a un dispositif pour la fixation sur le corps dont la résistance est à étudier (comme sur la figure le globe P) et, pour empêcher le bras GH de se balancer hors de sa position horizontale sous le poids du corps P, il y a un hauban AH en fil fin fixée au sommet du cône, qui supporte l'extrémité du bras. Autour du tambour BCDE est enroulée une fine ligne de soie, dont les tours apparaissent sur la figure, et après que cette ligne a pris un nombre suffisant de tours, elle est conduite presque horizontalement jusqu'à la poulie L, sur laquelle elle est passée, et puis un poids propre M est suspendu à son extrémité. Si ce poids est laissé en liberté, il est évident qu'il descendra par sa propre gravité, et par sa descente entraînera le tambour BCDE, avec le bras GH et le corps P attachés à lui. Et tandis que la résistance sur le bras GH et sur le corps P est moindre que le poids M, ce poids accélérera son mouvement, et par là ; le mouvement de GH et P augmentera, et par conséquent leur résistance augmentera, jusqu'à ce qu'enfin cette résistance et le poids M deviennent presque égaux l'un à l'autre. Le mouvement avec lequel M descend et avec lequel le corps P tourne ne différera pas alors sensiblement d'un mouvement de vitesse continue. Ce qui n'est pas difficile à concevoir par des observations convenables faites avec cette machine. La résistance du corps P peut alors être déterminée ; la manière la plus naturelle de procéder dans cette recherche est la suivante : Après avoir laissé la machine acquerir un mouvement régulier (lequel, comme il apparaîtra ci-après, sera généralement atteint en cinq ou six tours depuis le début) on observe ensuite, en comptant un certain nombre de tours, quel temps est pris par une révolution du corps P ; puis, ôtant le corps P et le poids M, trouvons quel poids plus petit fera tourner le bras GH dans le même temps que lorsque P y était fixé ; ce moindre poids étant soustrait à M, ce qui reste est évidemment égal, en effort, à la résistance du corps tournant P ; et ce reste étant réduit dans le rapport de la longueur du bras au demi-diamètre du tambour, deviendra alors égal à la quantité absolue de la résistance. Et comme le temps d'une révolution est connu, et par conséquent la vitesse du corps tournant, on découvre ainsi la quantité absolue de la résistance à un corps donné P se déplaçant avec un degré de célérité donné. Remarquez encore que, pour éviter toutes exceptions, j'ai choisi, lorsque le corps P était enlevé, de fixer à sa place une mince pièce de plomb de même poids, placée horizontalement ; de sorte que le poids, qui devait faire tourner le bras GH sans le corps P, entraînait également ce morceau de plomb. C'est ce que je fis, de peur qu'on ne m'objectât que le corps P retardait le poids M par sa quantité de matière aussi bien que par sa résistance. Mais les mathématiciens admettront aisément que cette précaution n'était pas nécessaire. Les mesures des pièces de cette machine étaient, comme suit (en pouces) : etc.
English: Whiring arm of Robins (page 318,5 of New Principles of Gunnery, edition of 1805). Explaination of Benjamin Robins in this book :

I think it incumbent on me to describe the machines and methods made use of on this occasion, together with an account of the nature and events of the trials thus exhibited. For I conceive a narration of this kind, corroborated by the recollection of those gentlemen who were then present, will be a much, stronger confirmation of the principles, I advance, than the result of any experiments, which depended merely on my own relation. For my single evidence might perhaps be considered as precarious; as I might at least be suspected of being biassed, towards those novel doctrines, of which I profess myself in some degree the inventor. To begin then with this narration, it is necessary to mention, that, in the first paper delivered to the society, I asserted the two following propositions :
First, “ That the resistance of the air to a 12 lb. iron bullet, moving with a velocity of 25 feet in a second, is not less than half an ounce avoirdupois.”
Secondly, “ That the resistance of the air, within certain limits, is nearly in the duplicate proportion of the velocity of the resisted body."

These propositions are in themselves neither unknown nor doubtful; but yet, as they are the basis of some other assertions, which have been hitherto constantly contested and denied; I thought it requisite to evince their veracity by more unquestioned and simpler methods, than have been hitherto practised; for, this purpose, I therefore caused a machine to be made of the form represented in the annexed drawing (Plate II. Fig. I), which was most excellently executed under the direction of Mr Ellicot, and was completely fitted for the use intended by many contrivances, some of them not contained in the drawing, nor necessary to be particularized in this place. For it is sufficient for the purpose of the following experiments, to destribe its general fabric, by observing that BCDE is a brass barrel moveable on its axis, and so adjusted by means of friction wheels, which are not represented in the drawing, as to have no friction worth attending to. The frame, in which this barrel is fixed, is so placed, that its axis may he perpendicular to the horizon. The axis itself is continued above the upper plate of the frame, and has fastened it a light hollow cone AFG; from the lower part of this cone there is extended a long arm of wood GH, which is very thin, and cut feather-edged, and at its extremity there is a contrivance for fixing on the body, whose resistance is to be investigated (as here the globe P) and, to prevent the arm GH from swaying out of its horizontal position by the weight of the annexed body P, there is a brace AH of fine wire fastened to the top of the cone, which supports the end of the arm. Round the barrel BCDE there is wound a fine silk line, the turns of which appear in the figure, and after this line hath taken a sufficient number of turns, it is conducted nearly horizontally to the pully L, over which it is passed, and then a proper weight M is hung to its extremity. If this weight be left at libertv, it is obvious, that it will descend by its own gravity, and will by its descent turn round the barrel BCDE, together with the arm GH and the body P fastened to it. And whilst the resistance on the arm GH aiid oh the body P is less than the weight M, that weight will accelerate its motion, and thereby ; the motion of GH and P will increase, and consequently their resistance will increase, till at last this resistance and the weight M become nearly equal to each other. The motion with which M descends, and with which the body P revolves, will hot sensibly differ from an equable one. Whence it is not difficult to conceive, that by proper observations made with this machine. The resistance of the body P may be determined, the most natural method of proceeding in this investigation is as follows. Let the machine have first acquired its equable motion (which, as will hereafter appear, will be usually attained in five or six turns from the beginning) and then let it be observed, by counting a number of turns, what time is taken up by one revolution of the body P; then taking off the body P and the weight M, let it be examined, what smaller weight will make the arm GH revolve in the same time, as when P was fixed to it; this smaller weight being taken from M, the remainder is obviously equal in effort to the resistance of the revolving body P; and this remainder being reduced in the ratio of the length of the arm to the semidiameter of the barrel, will then become equal to the absolute quantity of the resistance. And as the time of one revolution is known, and consequently the velocity of the revolving body; there is thereby discovered, the absolute quantity of the resistance to the given body P, moving with a given degree of celerity. And note, that to avoid all exceptions, I have generally chose, when the body P was removed, to fix in its stead a thin piece of lead of the same weight, placed horizontally; so that the weight, which was to turn round the arm GH without the body P, did also carry round this piece of lead. This I did, lest it should be objected, that the body P retarded the weight M by its quantity of matter, as well as by its resistance. But mathematicians will easily allow, that there was no necessity for this precaution.

The measures of the parts of this machine were, as follows (in Inches): etc.
Date
Source Benjamin Robins, New Principles of Gunnery, 1805 ed, [1]
Author Benjamin Robins

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