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Cheval-vapeur

DéfinitionClassé sous :développement durable , technologie , cheval
Le fardier (donc servant à transporter de lourdes charges), premier véhicule automobile à moteur à vapeur réalisé en 1771 par l’ingénieur militaire Nicolas-Joseph Cugnot (ici le deuxième modèle, avec sa taille définitive, conservé au musée des Arts et métiers, à Paris). Au cours du siècle suivant, la généralisation des machines à vapeur, remplaçant peu à peu les chevaux, conduira à adopter une unité de puissance plus parlante que le watt du SI (système international d’unités) et appelée cheval. L’habitude survivra jusqu’au XXIe siècle... © Roby/GNU Free Documentation License

Le cheval, ou cheval-vapeur, est une unité de puissance. Son origine est historique. 

D'où vient le terme cheval-vapeur ?

À la fin du XVIIIe siècle, les chevaux étaient le moyen le plus utilisé pour déplacer des charges et servaient aussi à actionner des machines, par exemple pour remonter l'eau des puits. Avec l'invention de la machine à vapeur, il a fallu établir une conversion entre leur puissance et celle que l'on peut obtenir d'un cheval, par exemple pour répondre à ce genre de question : quelle puissance doit avoir une machine à vapeur pour remplacer un cheval extrayant l'eau d'un puits ?

Le grand savant britannique James Watt s'est, comme d'autres avant lui, attaqué à ce problème et lui a trouvé une solution. Il a pris comme référence la puissance que développe un cheval quand on lui fait remonter un certain poids d'une certaine hauteur pendant un certain temps.

Les unités watt et cheval

Il a utilisé les unités de son pays : les livres (lb en anglais), les pieds (feet, ou ft) et les secondes. Ainsi naquit le « horsepower », puissance nécessaire pour remonter de 10 pieds un poids de 55 livres en 1 seconde. L'unité de puissance est, plus tard, devenue... le watt (W). Il est défini dans le SI (Système international) comme valant 1 newton.mètre par seconde.

Un « horsepower », ou hp, vaut 55 lb x 10 ft/s. En convertissant en mètres et en kilogrammes, on obtient 745, 699872 watts.

Le reste du monde, utilisant le système métrique, a défini le « cheval-vapeur » comme la puissance développée par un cheval pour remonter de 1 m une masse de 1 kg en 1 s. Une masse de 1 kg pèse 9,81 newtons, car la valeur du newton est donnée par l'accélération de la pesanteur (due à la gravité terrestre) et vaut, par convention (c'est une moyenne), 9,81 m/s/s.

Un cheval-vapeur du système métrique, ou cheval, vaut donc 1 s x 75 kg x 9,81 m/s/s, soit 735,49875 W.

Lorsque les moteurs à vapeur ont commencé à remplacer les chevaux, leur puissance a été exprimée en horsepowers ou en chevaux-vapeur. L'habitude perdure, et nous conservons les hp et les chevaux-vapeur, auxquels se sont ajoutés le watt électrique, les chevaux fiscaux (CV, une valeur administrative) et même, pour les automobiles, les chevaux SAE et les chevaux DIN... Alors qu'il suffirait que tout le monde compte en watts !