L'enseignement De La mécanique Appliquée En France

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B. Belhoste et K. Chatzis

L'enseignement de la mécanique appliquée en France

au début du XXe siècle

(publié dans Claudine Fontanon (dir.), Histoire de la mécanique appliquée. Enseignement, recherche et pratiques mécaniciennes en France après 1880, Cahiers d'Histoire et de Philosophie des Sciences, n° 46, 1998, pp. 29-46)

En dépit de son importance, l’histoire de la mécanique appliquée et de son enseignement au XIXe et XXe siècle est restée assez peu étudiée. Sans prétendre évidemment combler cette lacune, nous voudrions ici donner, pour le cas français et autour de 1900, une première vue d’ensemble sur l’enseignement de cette discipline située à la frontière du monde académique et du monde industriel. Nous le ferons en esquissant à la fois les grands traits de son organisation (lieux d'enseignement, publics concernés, corps enseignant) et la nature de ses contenus (relation avec la théorie, style d'exposition, domaines d'application).

Au tout début du siècle, la mécanique reste la science-reine, malgré les succès éclatants de théories physiques nouvelles qui se sont libérées du modèle mécaniste, comme la thermodynamique et l’électromagnétisme, et de leurs applications industrielles. Dans l'introduction de son cours de mécanique à l'École polytechnique, en 1908, Lecornu explique encore que la mécanique tend à comprendre la totalité des sciences physiques : “Effectivement, écrit-il, la physique, la chimie, la biologie même, à mesure qu'elles se perfectionnent, élargissent le domaine de la mécanique proprement dite, en ramenant l'explication des phénomènes observés aux lois générales de l'équilibre et du mouvement”1. La mécanique se distingue cependant fondamentalement par ses méthodes des sciences physiques. Alors que ces dernières sont basées sur l'étude expérimentale des phénomènes naturels, la mécanique considère des schématisations matérielles ou abstraites qui sont le fruit de l'esprit humain. Matérielles, celles-ci se réalisent sous forme de divers artefacts, outils, machines, etc., que les hommes utilisent pour agir et opérer sur le monde qui les entourent. Abstraites, elles constituent des modélisations susceptibles d'être entièrement mathématisées.

Ce dernier caractère explique l'importance scientifique de la mécanique du XIXe siècle : celle-ci constitue le paradigme d'une science entièrement mathématisée. Pour Auguste Comte, par exemple, elle appartient à la mathématique concrète, c'est-à-dire à la science par excellence. D'un autre côté, son importance tient à l'étendue de ses applications : applications

1 L. Lecornu, Cours de mécanique et machines à l’École polytechnique, 2e division, lithographie, 1908-1909, Paris, chapitre 1 : définition et portée de la mécanique.

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aux sciences de la nature d'abord, particulièrement à l'astronomie où elle connaît ses plus remarquables succès ; applications industrielles aussi, dont l'ensemble forme ce qu'on appelle en général la mécanique appliquée, ou mécanique industrielle, et qui se développe de manière extraordinaire au XIXe siècle.

Ce développement de la mécanique appliquée s'inscrit lui-même dans un mouvement général d'innovations techniques. L'invention et le perfectionnement de la machine à vapeur et de la turbine accompagnent la première étape de la révolution industrielle. Ce qu'on appelle parfois la seconde révolution industrielle, à partir des années 1880, marque une mutation profonde des grands systèmes techniques. Les rapports entre sciences et techniques s'approfondissent. En particulier, les sciences appliquées jouent un rôle de plus en plus important dans le processus d'innovation technique. Même si cette mutation concerne principalement la chimie et la science électrique, la mécanique est elle aussi affectée, avec la multiplication des machines-outils, le développement de l'industrie automobile, l'invention de l'aviation et le développement de l’électrotechnique par exemple. Au début du XXe siècle, la mécanique reste encore la “bonne à tout faire” de l'industrie.

Origines et caractères de la mécanique appliquée en France

Tout corps de savoir traverse une longue préhistoire au cours de laquelle des auteurs très divers, aux prises avec des problèmes spécifiques, travaillant sur des secteurs de réalité hétérogènes et disparates et agissant sans plan d'ensemble préconçu, délimitent progressivement un domaine de pratiques et de connaissances avant qu’il ne soit dûment identifié, institutionnalisé et systématisé. La mécanique appliquée, telle qu’elle se développe en France, n’y fait pas exception. Ses origines remontent au XVIIe siècle voire au-delà, mais c’est seulement à partir de la fin du XVIIIe siècle qu’elle se constitue progressivement en discipline distincte et unifiée. La contribution d’ingénieurs-savants formés avant la Révolution à l’École des ponts et chaussées et surtout à celle du génie — citons, entre autres, Du Buat, Chezy, Coulomb, Borda, Lazare Carnot — dans une série de domaines tels que l'écoulement des fluides, la résistance des matériaux, les moteurs (surtout hydrauliques), les mécanismes, a joué un rôle déterminant dans ce processus, qui s’accélère avec la mise en place pendant la Révolution d'un système d'enseignement scientifique et technique autour de l'École polytechnique. La mécanique appliquée s'affirme alors comme un champ disciplinaire autonome enseigné dans les écoles d’application.

Dans la première moitié du XIXe siècle, l'approche descriptive de la science des machines, représentée entre autres par Dupin, Poncelet et Chasles, donne naissance à la cinématique appliquée, qui traite les machines du point de vue de la transmission du mouvement (mécanismes), et l'approche dynamique, représentée par Navier, Poncelet, Coriolis, à la

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mécanique industrielle fondée sur l'étude des forces et la considération des forces vives. Les machines y sont systématiquement étudiées du point de vue de la transmission du travail mécanique. Parallèlement, l'hydraulique et la résistance des matériaux se dotent de bases solides, avec les progrès de l'hydrodynamique et la création de la théorie de l'élasticité. Enfin, la constitution d'un cadre théorique pour la mécanique appliquée permet le

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