Une petite poussée, une force énorme
Un cric hydraulique permet à une personne seule de soulever une voiture. Le secret : un liquide enfermé entre deux pistons de tailles différentes. Au XVIIᵉ siècle, Blaise Pascal énonce le principe : une pression exercée sur un fluide enfermé se transmet intégralement en tout point. Pousser un petit piston crée une pression, et cette même pression, agissant sur un piston bien plus grand, produit une force bien plus grande.
Les formules
- Pression : p = F₁ ÷ S₁
- Force de sortie : F₂ = p × S₂ = F₁ × (S₂ ÷ S₁) = F₁ × (D₂ ÷ D₁)²
- Course du grand piston : c₂ = c₁ × S₁ ÷ S₂
La multiplication de la force est égale au rapport des surfaces des pistons, donc au carré du rapport des diamètres.
Exemple chiffré
Un petit piston de 2 cm de diamètre et un grand piston de 16 cm, avec une force de 200 N sur le petit :
- Rapport des surfaces : (16 ÷ 2)² = 64.
- Force de sortie : 200 × 64 = 12 800 N, soit 12,8 kN, de quoi soutenir environ 1 305 kg.
- Pression du fluide : 200 N ÷ 3,14 cm² = 6,37 bar.
- Si le petit piston descend de 100 mm, le grand ne monte que de 1,56 mm.
Pas d’énergie gratuite
Le travail fourni, 200 N × 0,1 m = 20 J, est égal au travail reçu par la charge, 12 800 N × 0,00156 m, aux frottements près. Un cric enchaîne donc de nombreux petits coups de pompe, avec des clapets qui laissent passer l’huile vers le grand vérin mais l’empêchent de revenir. L’ouverture de la vis de décharge fait redescendre la charge.
Où trouve-t-on l’hydraulique ?
- Crics et presses d’atelier : un levier multiplie d’abord la force de la main, puis l’hydraulique la multiplie à nouveau.
- Freins : la pédale pousse un petit maître-cylindre, et les pistons plus gros des étriers serrent les plaquettes.
- Engins de chantier : pelleteuses, chargeuses et grues travaillent avec des pompes de 200 à 350 bar.
- Aéronautique : des vérins hydrauliques actionnent gouvernes et trains d’atterrissage.
L’Anglais Joseph Bramah a breveté la presse hydraulique en 1795 ; elle a accompagné toute la révolution industrielle.
Remarques pratiques
- On utilise de l’huile car elle est presque incompressible, lubrifie les joints et protège de la corrosion. De l’air dans le circuit le rend « spongieux » : c’est pourquoi on purge les freins.
- Les systèmes réels perdent quelques pour cent en frottement des joints.
- Ne travaillez jamais sous une charge tenue seulement par un cric hydraulique : un joint peut lâcher sans prévenir. Utilisez des chandelles.
- Vérifiez la pression de service des flexibles et raccords : une fuite à haute pression peut injecter de l’huile sous la peau, une urgence chirurgicale.