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Brouette

La brouette est un petit tombereau " à bras " (à énergie humaine). C’est l’outil ergonomique pour le transport de matériaux ou d’outils sur des terrains qui peuvent être accidentés mais nécessairement peu inclinés. Incontournable sur les chantiers, dans les fermes, ou dans les jardins, elle facilite le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la...) de charges qui peuvent être lourdes ou simplement encombrantes. Le principe du levier associé à la position du centre de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) vers l’aplomb du point (Graphie) d’appui (la roue), lui confère une réelle efficacité.

Une brouette moderne.
Une brouette (La brouette est un petit tombereau « à bras » (à énergie humaine). C’est l’outil ergonomique pour le transport de matériaux ou d’outils sur des terrains qui peuvent être...) moderne.
Une brouette type
Une brouette type " de gare " moderne.

Éléments d’histoire de la brouette

La question des origines

En histoire des techniques, il est souvent dangereux de supposer forcément ancien ce qui paraît aller naturellement de soi : l’histoire de la brouette semble s’inscrire dans ce principe.

Étymologiquement, une brouette est un véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) à deux roues. Le terme, qui apparaît au XIVe siècle, serait un diminutif de beroue, lui-même venant du bas latin birota, véhicule à deux roues.[1]

L’engin serait une invention chinoise du début de l’ère chrétienne, soit environ dix siècles avant qu’elle ne fasse son apparition en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...). Cependant les sinologues restent souvent flous, voire contradictoires dans leurs affirmations ; les images sont souvent tardives. Le général Zhuge Liang (181-234), de la période des Trois royaumes (IIIe siècle) aurait ravitaillé ses armées et transporté ses blessés avec des brouettes, tâche qui parait pourtant mal convenir à l’engin plutôt performant pour le transport de charges sur de courtes distances. Ils auraient aussi inventé une brouette dotée d’un petit mât (Le mât est un espar vertical (mis à part le beaupré) servant à soutenir les voiles sur un bateau à voiles. De manière générale, c'est un pylône vertical.) et comportant une voile, sensée diminuer l’effort humain lorsque le vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur...) est favorable.

Selon Robert Temple,[2] la brouette aurait été inventée dans le Sud-Est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.) de la Chine, un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut être l'âge du...) avant J.-C., par un personnage semi légendaire nommé Ko Yu. Il est supposé avoir fabriqué une sorte de mouton (Le mouton (Ovis aries) est un mammifère domestique herbivore de la famille des bovidés, de la sous-famille des Caprinés et du genre Ovis. L'homme élève...) en bois et l’avoir monté à travers la montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la Lune), et faisant généralement partie d'une...). Les brouettes ayant longtemps été décrites comme des " bœufs de bois " ou des " chevaux glissant, " il est probable que l’invention de ce personnage légendaire soit la brouette. Selon ce même auteur, les premières représentations de l’engin dateraient du Ier siècle après J.-C.

Jusqu’à présent, il n’était jamais question de brouette dans les textes latins ou grecs, que ce soit chez les géomètres, les agronomes, les mécaniciens ou les architectes.[3] Cependant, une étude a récemment mis en évidence la mention de ce qui pourrait bien être une brouette dans deux inventaires grecs datés de -408/-407 et de -407/-406,[4] ce qui ferait que la brouette aurait été inventée par les grecs plus de trois siècles avant son apparition en Chine, et aurait été utilisée dans la Grèce antique pour transporter des charges sur les chantiers.

La première représentation date du milieu du XIIIe siècle et nous ne disposons ni de représentations figurées ni de textes précis antérieurs à cette date. La relative abondance des représentations dans la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est...) moitié du XIIIe siècle laisse supposer une apparition dans la première moitié de ce siècle.

Dans aucune scène agricole, domaine où les miniatures sont nombreuses, on ne voit de brouettes. Les représentations de travaux miniers, où la brouette tiendra une place importante, sont inexistantes avant le XVIe siècle.[5] Il existe des légendes qui attribuent l’objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné...) à un certain Dupin voire à Pascal, tous deux vers 1650. En fait on nommait " brouette " ou " vinaigrette " une chaise à porteur à deux roues apparue à cette époque[6] et l’invention en a été effectivement attribuée à Pascal, même si aucune source sérieuse ne le confirme.

Une diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information),...) assez lente (La Lente est une rivière de la Toscane.)

Chantier de construction de la basilique Sainte-Marie-Madeleine de Vézelay illustré entre 1448 et 1465.
Chantier de construction de la basilique Sainte-Marie-Madeleine de Vézelay (Sur la route qui mène à Vézelay, la croix Montjoie symbolise la joie du pèlerin apercevant pour la première fois la basilique.) illustré entre 1448 et 1465.

Malgré l’intérêt évident de l’engin, toujours utilisé dans les campagnes et sur les chantiers, la diffusion de la brouette semble avoir été assez lente et pour des usages limités, comme le suggèrent des illustrations plus tardives où coexistent encore le brancard et la brouette. Il se pourrait que la brouette (véhicule à une roue) n’ait pas été très répandue avant le XVe siècle, date à partir de laquelle on constate nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de mentions.[3] Aucune représentation de l’engin n’est visible dans les carnets des " ingénieurs " de la Renaissance.

En 1798, à l’époque de l’expédition de Bonaparte au Caire, Abd al-Rahmân al-Jabart, consignera dans son journal les preuves de sa méconnaissance de l’outil :[7]

Ils [les Français] recouraient à des instruments faciles à manier et épargnant la peine, ce qui permettait une exécution rapide des travaux. Ainsi, au lieu de paniers ou de récipients, ils utilisaient de petites charrettes qui avaient deux bras allongés par derrière ; on les remplissait de terre, d’argile (L'argile (nom féminin) est une roche sédimentaire, composée pour une large part de minéraux spécifiques, silicates en général d'aluminium plus ou moins hydratés, qui présentent une structure...) ou de pierres [...] ensuite on prenait en main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce...) les deux bras, on poussait devant soi et la charrette roulait sur sa roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) avec la moindre peine jusqu’au chantier ; on les vidait enfin, en la penchant d’une main, sans aucune fatigue.

En 1821, des agronomes français regrettaient qu’elle ne soit pas connue dans plusieurs régions françaises.

D’autres indices quant aux modalités de cette lente diffusion sont accessibles grâce au chantier du canal de Suez (1859-1869) à l’occasion duquel les agents de la Compagnie découvrent que la brouette, d’un usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) banalisé en Europe pour les travaux agricoles ou du génie civil (Le Génie civil représente l'ensemble des techniques concernant les constructions civiles. Les ingénieurs civils s’occupent de la conception, de la réalisation, de l’exploitation et de la réhabilitation...), est inconnue en Égypte. Plus surprenant, diverses tentatives effectuées en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de faire utiliser la brouette par les fellahs égyptiens se soldent par des échecs. Ainsi, l’objet technique ne porte pas en lui l’usage qui en est fait ni les gestes qui lui sont associés. Il ne présage pas non plus des obstacles culturels auxquels peuvent se heurter des tentatives de transfert technique ni des choix d’engagement dans des trajectoires technologiques données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.).

La brouette ne s’est pas imposée partout.
La brouette ne s’est pas imposée partout.

Plus tard les économistes s’empareront du débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées, réflexions ou opinions...) pour souligner cette lenteur dans la diffusion de l’engin qui semble paradoxale au regard de sa simplicité technique. Angus Maddison,[8] s’interrogeant sur les origines de disparités de développement prend l’exemple de la brouette pour souligner l’importance du processus d’imitation. Selon lui, la brouette serait passée de la Chine vers l’Europe, mais des siècles après, malgré les contacts privilégiés entre l’Inde et l’occident (L'Occident, ou monde occidental, est une zone géographique qui désignait initialement l'Europe. L'extension de l'espace considéré...), les charges restaient portées sur la tête par les travailleurs indiens, comme elles le sont d’ailleurs toujours en Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et...).

Les archéologues de l’Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) français d’archéologie orientale du Caire se heurtent aujourd’hui au même type de difficulté que leur prédécesseurs lorsqu’ils prescrivent l’utilisation de la brouette sur leur chantier de fouille.[7]

Si le principe mis en œuvre est resté le même, l’objet a connu quelques améliorations depuis, telles que la brouette motorisée, la brouette pliante ou la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) équipée d’un pneumatique. James Dyson a proposé en 1974 une évolution de la brouette : la Ballbarrow, avec une roue sphérique.

L’extension ultime de la brouette est atteinte en février 1971, par les astronautes d’Apollo 14 qui font usage d’un " Mobile Equipment Transporter, " ou brouette lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) pour transporter leurs échantillons de roches lunaires.

La brouette dans les textes

Les textes sont à la fois tardifs et ambigus dans la mesure où nous ne sommes jamais assurés qu’il s’agisse bien d’un véhicule à " une roue. " La plus ancienne mention est extraite de la chronique rimée de Philippe Mouskès, chanoine et évêque, datée des environs de 1270 mais dont le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...) laisserait plutôt penser à un véhicule à deux roues tiré par un attelage :

Et li bourgois de totes pars,
Karaites ont quises et cars,
Bourouettes, ribaus, soumiers,
Roucis et jumens et coliers.

Victor Gay, dans son Glossaire archéologique du Moyen Âge et de la Renaissance, cite des textes de 1342, de 1360, de 1380 et de 1382. À partir du XVe siècle, on note une véritable explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue...) de textes, de mentions et d’images.

D’après les comptes de la ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les...) d’Amiens de 1401 " Jehan de Remy, Caron, refit par deux fois la brouette qui sert aux paveurs, à laquelle il fist le cavech, le fons, les barres et une grande def en bois " (c’est-à-dire la caisse (Les caisses en bois servent à emballer des produits en plusieurs pièces, qui doivent être livrées ensembles.), le fond, les bras et le grand essieu). Faut-il en conclure que la voirie (La voirie désigne à la fois :) d’Amiens ne possédait qu’une brouette et s’en étonner ?

Étude technologique de la brouette

Analyse fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a...)

Sous-ensembles fonctionnels de la brouette.
Sous-ensembles fonctionnels de la brouette.

Fonction principale – définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.)

La brouette répond au besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) " augmenter la capacité de transport d’objets divers par un homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction,...) seul, sur voie à aménagement rudimentaire. " On peut donc la définir comme objet technique " agent de transport " permettant d’augmenter, etc.

Remarque : comme pour pratiquement tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) objet technique, ce n’est pas la seule réponse à ce besoin, de même que l’objet technique ne porte pas en lui sa fonction principale, et peut donc être utilisé à bien d’autres choses.[9]

Constitution de la solution " brouette "

La brouette se compose de cinq sous-ensembles :

  1. le châssis : constitué de deux brancards solidarisés, fonction support de l’ensemble ;
  2. les poignées : fonction préhension, commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) et transmission de l’énergie : c’est l’interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir...) utilisateur ;
  3. le porte-charge : contenant du transportable, c’est la fonction outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus...) (on appelle fonction outil la fonction du sous-ensemble (En mathématiques, un ensemble A est un sous-ensemble ou une partie d’un ensemble B, ou encore B est sur-ensemble de A, si tout élément du sous-ensemble A est aussi...) qui en dernière analyse assure la fonction de l’ensemble), réalisée par un simple plateau plus ou moins équipé de parois, une benne (Une benne est le caisson qui reçoit les matières transportées par un camion de type porteur ; le mot remorque désignant cet élément dans les...) (nommée caisse, cuve, coffre, etc.) ou un équipement spécifique ;
  4. le système roulant : permet le déplacement par roulement ( En mécanique, le roulement, et plus précisément le roulement sans glissement, est le mouvement d'un corps qui reste en contact avec une surface d'appui sans glisser, qui s'entend...) (frottements minimum) en supportant une partie de la charge ;
  5. le pied (paire ou barre) : assure avec la roue, une base polygonale d’appui stable, pour les périodes d’utilisations statiques (chargement, par exemple).
Ça s’appelle
Ça s’appelle " brouette. " Mais est-ce encore une brouette ?
Modèle de brouette dont la caisse est suspendue aux brancards.
Modèle de brouette dont la caisse est suspendue aux brancards.
Diable et Sac à roulettes.
Diable et Sac à roulettes.

Variantes – classification

Les différentes variantes d’un objet technique peuvent se classer selon les solutions apportées pour réaliser les fonctions nécessaires. Cela dit, pour des objets techniques très populaires, le langage courant donnera un même nom à des objets assez éloignés, ou donnera un nom spécifique à d’autres, qui à l’évidence ne sont que de simples variantes. La classification ci-dessous va donc intégrer des objets comme le diable et laisser de coté des " brouettes à neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons. Puisque les flocons...) " ou des " brouettes à chenille. "

Variantes selon le nombre de roues:
  • Si la brouette selon son étymologie a deux roues, c’est surtout lorsqu’elle n’en a qu’une qu’elle se caractérise comme " brouette. " Toutefois, quand elle a deux roues, celles ci sont coaxiales.
Critiques : La brouette à deux roues permet de plus grandes contenances, plus stable elle peut se conduire d’une seule main mais elle est très difficile, voire éprouvante, à mener sur les terrains accidentés tandis que la brouette à une roue se joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à...) des irrégularités du terrain. Par ailleurs la place nécessaire pour manœuvrer la brouette à deux roues dépend de la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux mesures d'un rectangle,...) de l’essieu (Dans un véhicule à roues, un essieu est un arbre placé transversalement sous la caisse et supportant par l'intermédiaire des fusées les roues situées à ses extrémités. Un...).
  • On rencontre quelques cas anecdotiques de brouette à trois roues (en étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.), pour descendre les escaliers) ou à quatre roues (les pieds sont équipés de roulettes)
Variantes selon la position de l’axe de roue par rapport à la charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire...):
  • à l’avant (le plus courant) ;
  • dessous (voir illustration "brouette du Tonkin" ci-dessus) ;
  • au milieu : en porte à faux à l’extérieur pour les deux roues – avec un carénage en milieu de caisse pour les mono-roues.
Variantes selon la position du porte-charge:
  • le porte-charge est sur les brancards : c’est le type de la brouette contemporaine standard. Cette disposition permet le report de charge vers l’axe de roue, mais l’étude des représentations les plus anciennes montre que cette possibilité est restée longtemps inexploitée. Ces variantes sont plutôt caractéristiques de l’extrême occident de l’Europe et du bassin méditerranéen.
  • le porte-charge est suspendu sous les brancards (complètement ou partiellement) qui ne permet pas de report de charge efficace vers la roue mais offre une plus grande stabilité. Ces variantes sont représentatives du centre de l’Europe, et en particulier de l’Allemagne. Une représentation est visible dans De Re Metallica de Georgius Agricola (Bâle, 1556).
Variantes selon la forme du porte-charge:
  • simple plateau, ou traverses réunissant les brancards sur lesquelles on pose les objets à transporter : brouette à porc (Le porc (du latin porcus) qui se dit aussi cochon domestique (Sus scrofa domesticus) ou cochon des villes est un mammifère domestique omnivore de la famille des...) (voir illustration ci-dessus) ;
  • plateau avec dossier : ancienne brouette des gares, diable ;
  • plateau avec dossier et ridelles (amovibles ou fixes), c’est la traditionnelle brouette en bois des campagnes ;
  • cuve en tôle permettant le transport de granulés et liquides ;
  • porte-charge spécialisé : citerne (Une citerne est destinée à la collecte des eaux de pluies et à leur rétention afin d'en permettre une utilisation régulière, quotidienne (bien souvent domestique à l'origine), ou une exploitation plus...), tonneau, bétonnière, etc. Ce sont généralement des engins à deux roues.
Variantes selon la position des pieds:
  • Entre les poignées et la roue (position ordinaire)
  • En avant de la roue (famille des " diables " : valise à roues,[10] sac à provisions à roulettes, etc.)
Illustration du report de charge avec la variante
Illustration du report de charge avec la variante " cuve-tôle sur brancard " utilisée pour un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) (avec la fonction supplémentaire d’un " nez, " donnant un appui stable au déversement par l’avant).

Analyse mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...),...)

La roue

La taille de la roue est d’une grande influence sur le comportement d’un véhicule. Elle doit être de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) très grand devant les aspérités du terrain pratiqué au risque, dans le cas contraire, de se caler. Cette configuration confère à la roue un meilleur rendement. Si la position en porte à faux des roues de charrette autorise des grandes tailles, l’étude ci-dessous montre que dans le cas de la brouette il existe une limite à ne pas dépasser.

Influence de la position longitudinale de la caisse

Le recours à la roue réduit la résistance à l’avancement, mais l’usage d’une seule roue (ou d’un seul essieu) ne soulage pas forcément le pousseur qui doit aussi supporter une partie de la charge. L’un des intérêts majeurs de la brouette dans le transport des marchandises peut se montrer par une étude mécanique statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :).

La considération de l’équilibre du châssis d’une brouette sur un sol sans déclivité amène à considérer trois actions mécaniques extérieures modélisables par des forces.

  • le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est...) de l’ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) constitué de la brouette et de son chargement (Le mot chargement peut désigner l'action de charger ou son résultat :), représenté par une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles...) \vec{P}\, appliquée au centre de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) G ;
  • l’action de la roue sur le châssis, représentée par une force \vec{R}\, appliquée au centre de la liaison C. Une étude préalable de la roue seule prouve que cette action est bien perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du...) au sol si la liaison pivot entre la roue et la brouette est parfaite (sans frottement) ;
  • l’action du pousseur sur les poignées, représentée par une force \vec{F}\, appliquée au point M. Cette action est en partie inconnue, et sera déterminée par cette étude.

Dans le cadre de la statique du solide, les lois de Newton nous donnent deux relations entre ces trois forces pour que l’équilibre soit respecté :

  • la somme des forces est nulle :
    (1) : \vec{P} + \vec{R} + \vec{F} = 0 ;
  • la somme des moments est nulle ; en les exprimant par exemple au centre de la roue C, on obtient la relation suivante :
    (2) : M(P)C + M(R)C + M(F)C = 0.

Comme le poids et l’action du sol sont verticales, nécessairement pour que l’égalité vectorielle (1) soit possible, l’action du pousseur l’est aussi. Au niveau de la position du rouleur, l’équilibre est obtenu lorsque les articulations des épaules se trouvent dans un même plan vertical que les poignets et les appuis au sol. Alors l’équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation consiste à...) traduit le fait que la roue et le pousseur se partagent la charge.

\vec{P}=-(\vec{R}+\vec{F})\,, soit en intensité : P = R + F.

L’écriture des moments au point C choisi aboutit à l’annulation d’un des termes et donne une relation directe entre le poids \vec{P}\, et l’action du pousseur \vec{F}\, soit :

(2) : M(P)C + M(F)C = 0.

En développant cette équation, on obtient une relation liant les intensités de ces efforts aux dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien...) de la brouette, soit a P – b F = 0 ou encore F = P a/b.

Les Deux Carrosses - Claude Gillot 1707
Les Deux Carrosses - Claude Gillot 1707

Cette relation décrit ce qu’on appelle l’effet de levier en appui ici sur la roue. Donc, pour soulager le pousseur, c’est-à-dire réduire l’intensité de la force nécessaire pour soulever les poignées, il existe trois démarches :

  • limiter la charge dans la brouette pour réduire P, ce qui est contraire à l’intérêt.
  • diminuer le rapport a/b soit en :
    • augmentant b c’est-à-dire en allongeant les brancards, ce qui peut rendre l’engin moins maniable au delà d’une certaine longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...),
    • diminuant a, ce qui veut dire qu’à l’extrême il faut placer la roue sous la brouette. Ainsi si cette valeur est nulle, le pousseur n’a plus à forcer pour soutenir la charge : c’est exactement la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures d'autres types d'espaces...) adoptée sur les charrettes à bras ou encore le pousse-pousse ( Le Pousse-pousse est un moyen de transport de personnes utilisé au Japon et en Asie Le Pousse-pousse est un moyen de transport de marchandises utilisé en...). Cette solution est également mise à profit avec le diable qui est généralement employé pour déplacer des charges lourdes et encombrantes. La solution impose une diminution de la taille de la roue pour que le seuil de chargement reste bas, ce qui rendrait la brouette plus sensible aux accidents du terrain du fait d’un équilibre plus précaire, d’où l’adoption de deux roues pour le diable. Par ailleurs, la forme inclinée de la paroi avant de la caisse contribue à la diminution de a en rapprochant le centre de masse de l’avant : c’est une modification qui a été constatée dans l’évolution historique de l’engin.

À présent si la brouette est mise en mouvement, il faut ajouter à l’action du pousseur une composante parallèle au sol, égale à la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d’accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une...) (m g). Le bras se penche alors dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement, suivi de...) imposé de la marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur les jambes, en position debout et en ayant toujours au...). Cette poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) est indépendante de la géométrie de la brouette. Le problème est le même (mise en mouvement) avec une charrette (2 roues) ou un " chariot " (qui a généralement 4 roues). L’entretien du mouvement demande cependant un effort qui dépend de la résistance au roulement liée à la nature du sol. Un sol dur rend bien mieux qu’un sol gras ou de l’herbe (On appelle herbe, dans une acception large, toute plante annuelle ou vivace, non ligneuse, faisant partie des angiospermes (monocotylédones ou dicotylédones), de couleur verte ; dans une acception plus étroite, herbe...) trop haute.

Équilibre dans une pente:

Enfin lorsque la brouette est dans une pente, l’action du sol n’étant plus parallèle au poids, nécessairement l’action du pousseur est affectée.

Dans une montée (roue de la brouette en amont), les trois droites d’action mécanique se rencontrent au dessus du sol. Le pousseur doit se pencher en avant pour maintenir l’engin. Le cas représenté, défavorable si on maintient l’assiette de la brouette, montre que l’intensité de l’action du pousseur reste toutefois raisonnable. Seule sa direction pose problème. Elle est matérialisée par une droite joignant les poignets aux appuis au sol ; c’est aussi la direction des bras alors tendus. La configuration est la même pour la descente ou la montée, l’effort du pousseur (tracteur) étant soit moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à...) (pour faire avancer) soit résistant. Cependant par rapport à une utilisation sur le plat, et dans le cas du pousseur, l’effort d’avancement est bien décuplé.

Dans une descente (roue en aval) tout est inversé. Le point de concours des droites de forces est au dessous du sol. L’étude montre, là aussi que, l’intensité de l’action du pousseur est à peu près la même. À cela s’ajoute le problème du contenu, surtout s’il est liquide. Dans une montée on peut corriger l’assiette en soulevant la brouette, dans une descente cela n’est plus possible dès que les pieds touchent le sol.

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Aptitude au basculement (Le basculement, dans le domaine de l'astronautique, est l'inclinaison progressive d'un véhicule spatial autour d'un axe quelconque. Le basculement...)

Une vue frontale de la brouette chargée permet de prendre en considération le risque de basculement. Du fait de la roue centrale, l’équilibre s’apparente à celui du levier inversé, et le pousseur devient en quelque sorte aussi jongleur.

Lorsque la brouette est bien droite avec un chargement équilibré, le pousseur soulève les poignées en exerçant deux forces identiques (et égales à la moitié de celle déterminée dans l’étude précédente). Le problème survient lorsque le chargement n’est plus équilibré ou que la brouette n’est plus parfaitement verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.). Alors l’action du poids de l’ensemble n’est plus dans le même plan vertical que le contact du sol sur la roue. Ce décalage induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).) un couple de renversement auquel le pousseur doit immédiatement s’opposer, en exerçant sur les poignées des actions désormais différentes.

Une première étude qualitative montre qu’il y a alors nécessité de frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre deux systèmes en contact.) au niveau du contact sol/roue, dont la direction peut alors s’incliner. En effet dans la même situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit...) sur de la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.), offrant un coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel, une fonction de base et ainsi de suite. Habituellement les objets et...) de frottement quasi nul, la brouette se retourne sans prévenir. Ce frottement nécessaire, n’a cependant aucune influence sur l’avancement de la brouette. Dans cette direction le phénomène de roulement n’induit pas de résistance (en tout cas très faible devant celle attribuée au frottement), et latéralement le frottement a l’effet d’un rail (Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie ferrée. Ils reposent alors généralement sur des traverses pour...) guidant la roue.

À présent l’étude quantitative des efforts entrant dans le maintien de la brouette en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de renversement peut aboutir, dans une première approximation (Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de précision et d'exactitude, de quelque chose, mais encore assez significative pour être utile. Bien qu'une approximation soit le plus souvent...) aux conclusions suivantes. En supposant que l’action de redressement de la brouette ne soit opérée que sur une seule poignée (cas assez réaliste), l’écriture de l’équilibre des moments de force donne la relation entre le poids et la force exercée par le pousseur.

En écrivant au point de contact sol/roue les moments des actions mécaniques :

P.e=F.m\,, soit P.h\sin\alpha=F.\sqrt{H^2+\ell^2}\,.

On détermine alors l’action du pousseur :

F=P.\frac{h\sin\alpha}{\sqrt{H^2+\ell^2}}\,.

Remarque : cette valeur correspond à un minima de l’intensité du fait de la direction optimale de cette action mécanique choisie pour l’étude.

Pour limiter cet effort, on peut :

  • réduire la charge P\, de la brouette, ce qui va à l’encontre de sa praticité ;
  • abaisser le centre de masse de l’ensemble (h\,), ce qui limite une fois encore la taille de la roue, ou s’oppose à une disposition au dessus de la caisse.
  • relever la position des poignées (H\,) et écarter ces dernières (\ell\,) ;
  • enfin ne pas pencher la brouette ! le terme en sinus (En mathématiques, les fonctions trigonométriques sont des fonctions d'angle importantes pour étudier les triangles et modéliser des phénomènes périodiques. Elles peuvent être définies comme rapports de deux...) (\sin\alpha\,) montre que si pour une faible inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence...) (quelques degrés) le rétablissement ne pose pas de problème, la situation devient vite désespérée : dans le cas d’un chargement liquide (comme du béton), la forme évasée de la caisse amplifie le déséquilibre en déportant à la fois vers le haut et du mauvais côté le centre de masse.

Conclusions constructives

La taille de la roue doit être suffisamment grande pour s’adapter aux conditions de terrain mais reste limitée de façon à avoir une hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) acceptable pour le seuil de chargement. Le châssis doit positionner la caisse au plus près de la roue, et le plus bas possible dans un objectif de stabilité au roulage. Par contre le déversement final du contenu sera facilité par une position plus haute de la caisse... au risque d’un accident en cours de transport ! Les poignées doivent être remontées sans pour autant faire lever les coudes du pousseur au niveau des épaules, et suffisamment écartées pour lui donner le plus d’efficacité dans le maintien de l’équilibre.

Perspectives

Combinaisons techniques évolutives aboutissant à la brouette.
Combinaisons techniques évolutives aboutissant à la brouette.

La brouette constitue un objet d’étude singulier et un bon thème de réflexion critique pour l’historien des techniques. L’objet pourrait avoir joué un rôle plus important qu’il n’y paraît en facilitant grandement les travaux de voirie et des champs. Dès le XVIe siècle, les manufacturiers des villes s’intéressent à la main-d’œuvre paysanne régulièrement oisive du fait de la saisonnalité des travaux agricoles. Dans ce contexte le travail à domicile va se développer notamment dans le cadre de la production textile. Ainsi la brouette sera mise à contribution pour la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) des marchandises par les peigneurs, les fileurs et autres tisserands comme à Tourcoing où les habitants prendront le surnom de Broutteux.

D’une façon générale, l’innovation peut-être analysée comme un changement de fonction de production.[11] De Karl Marx à John Hicks, le débat a longtemps consisté à savoir si le biais systématique dans ce changement consistait en une économie de capital ou une économie de main-d’œuvre. Un argument en faveur de cette dernière réside dans la propension de l’homme de développer des moyens techniques pour s’ôter de la peine : ce principe correspond au détour de production. "[12] L’analyse philologique de la brouette proposée ci-contre reste purement spéculative mais illustre parfaitement ce concept. Pourtant, elle met également en évidence la pertinence des progrès d’organisation (Une organisation est) et d’économie du capital...

Le développement des nanotechnologies montre que le modèle continue d’inspirer les techniciens contemporains avec la nano brouette, le plus petit mécanisme du monde (Le mot monde peut désigner :) à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le...).

Autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au...) de la brouette

L’Angélus de Jean-François Millet.
L’Angélus de Jean-François Millet.
Jeu de la brouette
Jeu de la brouette

La brouette dans la littérature et dans les arts

  • La Brouette ou les grandes inventions " est un poème de Jacques Prévert, dans Paroles :
    Le paon fait la roue[13]
    Le hasard fait le reste
    Dieu s’assoit dedans
    et l’homme le pousse.
  • La Brouette "[14] est un poème d’Edmond Rostand.
  • La Brouette du vinaigrier, un drame en trois actes de Louis-Sébastien Mercier.
  • La Brouette est un tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) de Salvador Dali (1951), lequel fait apparaître l’engin dans certains de ses tableaux, comme dans sa " Tête raphaélesque éclatée " ou encore " La gare (Une gare est d'ordinaire un lieu d'arrêt des trains. Une gare comprend diverses installations qui ont une double fonction :) de Perpignan " où la brouette de gare rejoint celle de " l’Angélus " de Millet, ainsi que celle plus ambiguë que forme le couple du fond à droite (les prieurs, après l’Angélus ?). En 1955, Dali avait annoncé le tournage d’un film intitulé " la Brouette de chair, " dans lequel l’héroïne (L’héroïne ou diacétylmorphine, également appelée diamorphine, est un opioïde obtenu par acétylation de la morphine, le principal alcaloïde issu...) tombait amoureuse d’une brouette…
  • Madame Brouette " est un film de Moussa Sène Absa.

Extensions linguistiques

  • En rapport avec sa forme, la " brouette " est le nom d’une position amoureuse entre deux partenaires.
  • Être " en cuir de brouette " signifie être dur, raide, en bois. Expression trouvée chez George Sand (Le Meunier d’Angibault), Eugène Sue (Les Mystères de Paris), Henri Pourrat (Les Vaillances, farces et aventures de Gaspard des montagnes)…

Jeux d’enfants (petits ou grands…)

Brouette en plastique, pour enfant
Brouette en plastique, pour enfant

Le jeu de la brouette consiste pour deux personnes à simuler la poussée d’une brouette, l’un jouant le rôle de l’outil, l’autre le poussant. Ainsi, un des deux partenaires marche le corps à peu près à l’horizontale, en avançant sur les mains, les chevilles maintenues par le second. Les équipes de deux font la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.).

Les courses de brouettes se pratiquent aussi, avec de véritables brouettes, portant un chargement quelquefois humain, le plus souvent sous forme de parcours plus ou moins " acrobato-humoristique. "

Les brouettes sont par ailleurs construites à l’échelle des plus jeunes et constituent un jouet apprécié.

Décoration

La brouette est souvent utilisée comme simple décoration dans les jardins, le plus souvent en porte-fleurs. Il s’agit au départ de brouettes traditionnelles, plus ou moins hors d’usage et " recyclées " à cet usage. Mais en raison du succès, une production spécifique de brouettes décoratives et fantaisistes a vu le jour, en bois plus ou moins ouvré, en vannerie, en fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie...) forgé, etc.

Notes

  1. Petites questions et grands problèmes : la brouette, p.81.
  2. Robert Temple, Le Génie de la Chine
  3. ab Petites questions et grands problèmes : la brouette, p.83.
  4. M. J. T. Lewis, “The Origins of the Wheelbarrow”, Technology and Culture, ISSN 0040-165X, Vol.35 No.3 (1994), pp.453-475 (69 ref.)
  5. Petites questions et grands problèmes : la brouette, p.86.
  6. Voir illustration
  7. ab Nathalie Montel, Faire l’histoire des usages des objets techniques : formules, projets et pratiques. L’exemple de brouettes sur le chantier du canal de Suez (1859-1869), p.5. Séminaire " Objets, " LATTS (Laboratoire Techniques, Territoires et Société)
  8. Angus Maddison, When and Why did the West get Richer than the Rest ?
  9. Voir par exemple Freestyle avec une brouette.
  10. Valise à roues
  11. Histoire des techniques., p.1051.
  12. Histoire des techniques., p.1053.
  13. Au-delà de l’image poétique, l’association entre le paon et la brouette possède une justification étymologique. Jules Quicherat, vers le milieu du XIXe siècle, dans ses deux dictionnaires, français-latin et latin-français, donne comme équivalent à brouette, véhicule à une roue, le latin pabillus. Le mot aurait été employé par un compilateur Aelius Lamprilus, au début du IVe siècle, dans la vie (La vie est le nom donné :) d’Héliogabale, comme diminutif de pabo, petit char à une roue, sorte de brouette. La seconde mention, sous le terme de pabo ou de pavo (qui désigne un paon), toujours pour un véhicule à une roue, figure dans le glossaire d’Isidore de Séville, au VIe siècle, citation reprise par le lexicologue français Du Cange (Une cange est un bateau léger, étroit et rapide, mesurant entre 16 et 20 mètres de long, qui servait aux voyages sur le Nil.). Mais nous savons que ce texte d’Isidore de Séville ne nous est connu que par des manuscrits très postérieurs, qui comportent quantité d’ajouts tardifs.
  14. Edmond Rostand, " La Brouette "

Bibliographie

  • Bertrand Gille, " Petites questions et grands problèmes : la brouette, " La Recherche en histoire des sciences (La science, en tant que corpus de connaissances mais également comme manière d'aborder et de comprendre le monde, s'est constituée de façon progressive depuis quelques millénaires. C'est en effet aux époques...), 1983, ISBN 2-02-006595-9.
  • Sous la direction de Bertrand Gille, " Histoire des techniques, " La Pléiade, 1978.
  • M. J. T. Lewis, “The Origins of the Wheelbarrow”, Technology and Culture, Vol.35, No.3. (Jul. 1994), pp.453-475.
  • Le Génie de la Chine, " Éd. Philippe Picquier, ISBN 2-87-730511-2.

Pour en savoir plus

  • Viollet-le-Duc, article " Brouette, " Dictionnaire du mobilier, Paris, 1872, t.I.
  • Marquis de Camarasa, " Causeries brouettiques. " Notes, croquis, schémas, dessins pour un traité historique, bibliographique, étymologique, philologique, théorique, comparatif, technique, philosophique, politique, artistique, critique, sportif, touristique et pittoresque de la brouette, Madrid (Madrid est la capitale de l'Espagne. Ville la plus vaste et la plus peuplée du pays, c'est le chef-lieu de la Communauté autonome de Madrid qui appartient à la province de...), 1925.
  • J.M. Massa, " La Brouette, " Techniques et Civilisations, 1952, t.II, pp.93-95.
  • Frieda Van Tyghem, Op en Om, de Middeleeuwse Bouwerf, Bruxelles, 1966, 2 vol., dont un de planches.
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