CHAPITRE IV

Sirène à vibration et Vibroscope pneumatique.

Sirène vibrante. Les phénomènes décrits dans le chapitre précédent conduisent à la construction d’une sirène ou d’une anche de forme particulière. A une petite distance de l’ouverture d’un tube aplati se trouve un prisme métallique porté par un ressort, de sorte que l’ouverture est à demi couverte par le prisme. La disposition est représentée dans la figure 18. Si l’on souffle de l’air par le tube, le prisme entre en vibration. De même que dans la sirène, le courant d’air est périodiquement interrompu par un corps se mouvant transversalement à travers ce courant. L’anche, figurée en grandeur naturelle, donne Ut Le tube est ouvert et fermé une fois pendant une vibration double. En prenant un prisme d’une largeur moindre, on fait ouvrir le tube deux fois par vibration double ; dans ce cas, l’octave acquiert une plus grande intensité.

Je me suis servi de cette disposition pour mes recherches

sur le mouvement de Pair dans les tuyaux sonores, ainsi que je l’expliquerai bientôt.

Quant à la production du son, on démontre facilement que celui-ci résulte non pas directement de la vibration du prisme, mais de la périodicité du courant d’air, comme cela est aussi le cas pour les autres anches et pour la sirène. Les forces qui entretiennent le mouvement du ressort se déduisent des phénomènes étudiés dans le chapitre précédent, comme nous l’apprend le pendule aérodynamique. Cependant, on pourrait penser que ces vibrations résulteraient directement des condensations et des dilatations qui se succèdent dans le système d’ondes sonores partant de l’anche et traversant l’air ambiant, de même que cela a été supposé dans le cas des anches battantes et libres. Mais, en éloignant lentement du tube le ressort avec le prisme vibrant, et le promenant dans la direction même du courant, on peut constater que l’amplitude des vibrations ne change pas beaucoup et qu’elle atteint souvent un maximum à une distance de quelques millimètres du tube. On l’intensité du son ainsi que les condensations et les dilatations sonores ont été diminuées considérablement pendant cette expérience, de sorte que le son a presque disparu.

Cette sirène à vibration peut être aussi mise en mouvement par un courant d’eau, sortant au-dessous delà surface du liquide, comme dans la sirène ordinaire. Souvent je l’ai fait parler au moyen d’un jet de vapeur à haute tension. Dans les deux cas je me suis servi de ressorts en acier d’une épaisseur de 1 à 3 mm.

La pression de l’air peut subir une variation beaucoup plus grande que dans le cas des anches ordinaires, battantes ou libres, qui se ferment bientôt si la pression de l’air augmente. L’amplitude d’oscillation de la disposition décrite peut donc surpasser de beaucoup celle des autres anches

Vibroscope pneumatique. La méthode vibroscopique indiquée par Plateau a été perfectionnée par M. Mach, qui remplaça le disque tournant par le diapason électro-magnétique. Par

cette modification la période de la lumière intermittente a été rendue constante sans l’intervention d’un mécanisme trop compliqué. Cette constance de la période est, comme on sait, nécessaire. Car les phases de l’objet étudié peuvent être observées aussi bien dans un sens direct que dans un sens rétrograde. Le premier cas se présente par ex. lorsque la période de la lumière intermittente est un peu plus grande que celle de l’objet, le second cas se trouve dans les conditions opposées. D’ailleurs, on veut souvent contrôler ces conditions et régler la période des oscillations apparentes rendues lentes par le procédé optique.

Le vibroscope à diapason électro-magnétique a été employé par Tôpler et Boltzmann dans leurs recherches sur les tuyaux sonores. L’amplitude du diapason étant médiocre, on fait les fentes lumineuses très-étroites, ce qui n’est pas un obstacle si les mouvements sont projectés au moyen d’une lumière très-intense. Lorsque cette intensité est moindre, et aussi dans le cas de l’observation subjective, la petite largeur des fentes n’est pas désirable. Je me suis construit la disposition indiquée dans la figure 19 en grandeur naturelle. Un ressortvA B porte à son extrémité A un petit prisme ou une lame mince recourbée à angle droit. De plus, une autre lame très-légère P, où est pratiquée la fente O, est fixée sur le ressort. Dans une plaque Q, se trouve la fente immobile, d’une largeur un peu plus petite. Le bord de la lame P est en partie recourbé, pour la rendre plus solide.

L’air est amené par le tube R au moyen d’un tube en caoutchouc. La touche correspondante à la soupape de la soufflerie est pressée par un coin à angle aigu, de sorte qu’on peut régler l’intensité du courant et l’amplitude du ressort A B. L’extrémité du ressort est encastrée dans une pièce de métal C, et le ressort lui-même peut être serré entre deux pièces mobiles D, qui servent à l’accorder. Dans la position figurée, l’instrument donne l’Ut— 1, et l’amplitude de l’ouverture O s’élève à 20 mm. avec un courant d’air très-faible.

L’appareil est vissé devant l’objet à étudier ou bien tenu à la main.

La période peut rester constante pendant longtemps, de sorte qu’une anche d’un ton déterminé, soit Ut , , est observée en repos à travers la fente O. L’amplitude du ressort étant assez grande, la constance de la période doit tenir à ce que la courte impulsion qui entretient le mouvement est donnée au moment où la vitesse est maximum ; comme c’est le cas pour l’échappement des chronomètres.

Dans l’emploi de l’appareil il faut avoir égard à l’erreur parallactique du vibroscope, étudiée par Tôpler. Or, cette erreur dépendant de l'angle entre la direction de la vibration de l’objet et celle de la vibration du vibroscope, on peut, en tournant celui-ci, se convaincre si on l’a éliminée suffisamment par les moyens connus.

J’ai trouvé le vibroscope pneumatique propre à l’observation de mouvements d’environ 30 à 300 vibrations doubles par seconde; on conçoit que, l’amplitude n’étant pas trop petite, le vibroscope peut être accordé à un ton de une de deux ou de trois octaves plus bas que celui du corps étudié.

Il est facile d’adapter un tel vibroscope à la projection par une lumière de médiocre intensité. Je me sers à cet effet d’un appareil à projection de Duboscq, avec lequel les rayons lumineux, avant de former l’image, se concentrent en un faisceau de trois mm. de diamètre. La direction du courant d’air fait un angle droit avec la longueur du ressort, comme dans la figure 3. La largeur de la fente lumineuse est de trois mm. Un tuyau sonore est placé entre la lentille de la lanterne et le système optique de projection ; on a enlevé une petite partie des parois près de la bouche du tuyau, pour faire passer la lumière, émanant d’une lampe de Drummond. On fixe des fils de duvet dans le courant d’air; comme on le verra plus tard (Chap. VII), ces fils peuvent montrer les mouvements du courant. Le vibroscope est ensuite placé entre le système optique et l’écran. Le tuyau donne par exemple Ut1} et le

vibroscope un ton un peu plus bas que Ut i. Au moyen de cette disposition, les mouvements de la lame d’air sont rendus visibles à grande distance. *)