NIVEAU A BULLE D'AIR

elles servent a fixer les limites de la bulle et à reconnaître si son milieu est en A ou s'il en est éloigné à droite ou à gauche. On enferme ensuite ce tube dans un étui de laiton dont la disposition varie avec les usages auxquels on destine Tappareil.

• Si Ton veut employer \e niveau à reconnaître Thorizontalité d'un plan, on le fait reposer sur une règle de cuivre parallèle au plan tangent en A, et si, l'ayant appliqué dans deux directions rectangulaires sur la surface que l'on veut étudier, on voit toujours la bulle s'arrêter en son milieu, on en conclut que la surface qui le porte est horizontale. Mais les indications du niveau ne mériteront confiance que lorsqu'il aura été bien réglé. C'est une opération qu'il faut faire soi-même et répéter de !»&• 4'-

temps en temps ; voici comment m J"

on l'exécute. On place l'instrument sur un plan fixe à peu près horizontal, dans une direction MN {/ig, 40> et l'on note la position ab de la bulle, puis on le retourne bout à bout, et on le replace dans la même direction. Rien n'est changé s'il est réglé, et la bulle prend en ba la même position par rapport à l'extrémité M que celle qu'elle avait d'abord par rapport à N. Si, au contraire, l'appareil n'est pas réglé, la bulle n'est pas symétriquement placée dans les deux cas; alors on fait jouer Tune des vis qui fixent le niveau à son support, de manière à donner à la bulle une position moyenne entre celles qu'on a observées, et le niveau est devenu juste; on s'en assure par un deuxième retournement, et Ton achève* de l'ajuster s'il reste encore quelque inexactitude.

Le plus fréquent usage que nous ferons du niveau à bulle à'air sera de l'adapter à des instruments de Physique, afin de rendre vertical un axe de rotation ; la description d'un cathélomètre va nous en fournir le plus bel exemple (*).

{*) Le niveau est aussi quelquefois employé à la mesure de rincllnaison d'une droite presque horizontale; la courbure doit alors être absolument régulière.

Figurons la circonférence aba'b' à laquelle appartient le niveau (/?^. 4^)^

GATHÉTOMËTRE. — Cet appareil est employé le plus souvent pour mesurer la différence de niveau de deux colonnes liquides en équilibre ; il a été imaginé par Dulong et Petit (* ) à l'occasion de leurs recherches sur la dilatation des liquides. Poiiillél en a depuis signalé Tutilité générale ; il Ta agrandi et lui a donné le nom de cathëtomètre. Enfin Regnault en a fait le plus fréquent usage. Nous allons décrire avec détail (2) Tun des modèles de cet appareil.

Il se compose d'une règle divisée, verticale, sur laquelle glisse une lunette horizontale {fig, 43). On vise les deux sommets que Ton veut comparer, et la course de la lunette entre les deux stations mesure la différence de leurs hauteurs. Il n'y a pas d'appareil plus commode quand il est bien gouverné^ mais il n'y en a pas de plus trompeur quand il est mal conduit. Aussi son réglage doit-il être effectué avec un soin extrême el vérifié avant chaque mesure à laquelle on l'emploie.

Le cathétomètre repose sur un pied de fonte à niveaux rectangulaires HH et à vis calantes, sur lequel s'élève verticale-

quand il repose sur un plan horizontal, le milieu de la bulle est en O et les extrémités du niveau en aa' , Faisons tourner autour du point C la droite sur laquelle s'applique le niveau jusqu'à amener les extrémités de celui-ci en bb'.

Son milieu vient en C; mais la bulle reste en O au point le plus élevé. Sa course apparente OC sous-tcnd au centre G du niveau un angle a égal à l'inclinaison de la droite bb\ Pour s'en convaincre, il suffit de remarquer *que les droites 00, GO' qui joignent le centre au milieu des arcs aa'bb' sont perpendiculaires aux cordes correspondantes.

Pour avoir la valeur de l'angle a, il

suffira d'observer la position de la

bulle pour une inclinaison connue.

ou mieux d'étudier le niveau, qui ne sera jamais d'une régularité parfaite, à

l'aide d'un plan mobile à charnière dont on détermine l'inclinaison sur un

cercle gradué.

(*) DuLONG et Petit, Annales de Chimie et de Phjsiqucy 2' série, t. VII. (') On trouve aujourd'hui dans le commerce des cathélomètres -de coU' struction très différente. Gelai que nous décrivons ici est encore le plus répandu : c'est celui que Regnault avait adopté.

CATHÉTOMÈTRE. 95

ment une tige solide de fer forgé, ayant au plus i",3o de longueur. Avant d'être fixée, cette tige a été travaillée au tour; on '^' ^ '

a taillé à sa base un toarillon conique et à son sommet un ombilic. L'axe de l'instrument est celui du tourillon, et il passe par le sommet de l'ombilic.

A cette tige on a superposé un tube creux de laiton formant manchon; on a travaillé sa base sur le tour, de manière à embrasser le tourillon du noyau sur lequel il repose, et l'on a disposé au sommet une vis G qui entre ' dans l'ombilic, où elle s'appuie.

Ce manchon peut donc tourner régulièrement autour de l'axe de la lige de fer, et une vis de pression permet au besoin de le Axer invariablement. A sa partie extérieure, le manchon offre deux règles JJ, LL ; elles sont rabotées ensemble, leurs bords, taillés en biseau, sont parallèles entre eux et à l'axe, et l'une d'elles est, comme on le voit (/ig. 44).

divisée en millimètres dans toute sa longueur.

Sur cette double règle glisse un équipage mobile portant la lunette et ses accessoires : c'est un curseur composé de deux pièces qui embrassent la règle; on les voit en A et D à la face antérieure (yîg-. 43), en VM et KN à la face opposée {Jig.^^).

Elles glissent à frottement contre les borJs, et leur mouve-

ment, facilité par l'inierposltion d'un corps grgs, se fait régulièrement et sans oscillations si l'appareil est bien conslruil; on les arrête au moyen d'une vis de pression K qui serre contre la règle, et l'on mesure les déplacements par unvernierVqui donne le cinquantième de millimètre.

Ces deux pièces sont dislincies, mais on tes réunit l'une à

l'autre par une vis de rappel AD qui les rapproche ou les

éloigne. Quand le système a été fixé par le bou-

FiB- 4^- ton K, on peut, au moyen de la vis, faire monter

ou descendre le curseur supérieur qui porte la

lunette et achever de préciser la visée par un

mouvement micrométrique très lent. Au besoin,

„ la vis est munie d'un tambour divisé qui mesure

les deux centièmes de millimètre.

La lunette EF porte un niveau qui sert à re-

V connaître si elle est horizontale; elle repose sur

les bras d'une fourchette, et une vis horizontale

BC, par laquelle on incline la fourchette, sert à

placer la lunette horizontalement.

Telle est la forme générale de l'instrument; voyons maintenant comment on arrive à le rendre précis et à le régler. La lunette est un appareil optique que nous ne décrirons que dans la suite, mais dont les propriétés esseniielles doivent être expliquées dès aujourd'hui. Elle porte dans son intérieur un système de deux fils d'araignée tendus et croisés à angle droit, et, en même temps qu'on voit l'image des objets, on voit aussi celle de ces fils, qui sont très fms et que l'on peut faire coïncider avec le point que l'on veut relever. Or il y a dans toute lunette une ligne bien définie que l'on nomme l'axe optique, qui passe par la croisée des fils et le centre de l'objectif, ou verre antérieur, et, quand on voit l'image d'un point coïncider avec le croisement des fils, on est assuré que ce point se trouve sur le prolongement de l'axe optique. C'est de tous les moyens de visée celui qui est le plus parfait.

Tout le système optique de la lunette est enfermé dans un tube de laiton qui n'en est que l'enveloppe. Sur ce tube, on place deux colliers K et L (Jtg. 45) qui ont été travaillés en-

CATIIÉTOMÈTRE. 97

semble, et qui ne sont que des parties d'un même cylindre parfait que l'on a coupé en deux; leur axe est commun : c'est l'axe de Tenveloppe de la lunette ou son axe géométrique. On voit que, si, la lunette étanl^posée sur la fourchette, on la fait

Fig. 45.

tourner sur elle-même, on ne déplace pas Taxe géométrique, pas plus qu'en la retournant bout à bout; mais on voit aussi que les axes optique et géométrique sont distincts, et la première opération à faire, c'est de les rendre parallèles : il n'y a pour cela qu'à régler les fils croisés. On s'assurera que cette condition est remplie si, en tournant la lunette sur elle-même autour des colliers, ce qui ne change pas l'axe géométrique, et dirigeant la lunette sur un objet éloigné, on vise toujours au même point, et, quand on voudra ensuite régler Taxe optique, on n'aura plus qu'à régler l'axe géométrique, puisque tous deux sont confondus.

Après avoir satisfait à cette condition, il faut, avant d'employer le cathétomètre, en réaliser trois autres : 1® fixer la lunette parallèlement à son niveau; 2° la placer perpendiculairement aux arêtes de la règle sur laquelle elle glisse; 3** diriger dans la verticale l'axe de rotation du cathétomètre.

I. Soient XY {fig, 46) l'axe de la lunette, AB le niveau, m la posution de la bulle; si XY et AB sont parallèles et que l'on retourne la Fig. /,G.

lunette bout à bout, XY se replacera ^

en X'Y', le niveau ne fera que se re- ^- i'

tourner en se superposant, il se re- ^ — f^ ~'^ ^"^ZI^v trouvera en B'A', et la bulle, sans ^ *'

avoir changé de place par rapport au

spectateur, se trouvera sous le même numéro de division /??, de l'autre côté du zéro, c'est-à-dire du côté de B'. Si, au contraire, le niveau était d'abord en ah, il se retrouverait en a' 6'

J. et B.. — I (4« édit., 1888), i" fasc. 7

FiR.

g8 INSTRUMENTS DE MESURE.

aprè§ le retournement, et la bulle aurait changé de place. On pourra donc, en agissant sur la vis dont le niveau est muni, satisfaire à cette condition d'immobilité de la bulle, et le niveau sera réglé.

II. Cette première condition réalisée, on veut placer la lunette perpendiculairement à Taxe MM' (y^g*. 47)> '^ faut alors

faire décrire à l'instrument une demirévolution autour de la lige fixe. Si la lunette AB est perpendiculaire à Taxe, elle se retrouvera parallèle à elle-même après la rotation; si elle était oblique en ab, elle se replacera en a'b', et la bulle aura changé de place. On pourra donc faire mouvoir la vis qui gouverne la fourchette jusqu'n ce qu'on voie la bulle au Al' même point dans les deux positions de

l'appareil.

III. Il faut placer verticalement l'axe MM'. A cet effet, on dirigera la lunette parallèlement à la ligne qui joint les pieds de deux vis calantes, et l'on fera mouvoir l'une de ces vis jusqu'à placer la bulle au zéro ; puis on fera tourner de 90** le plan azimutal de la lunette, et, en déplaçant la troisième vis, on amènera une seconde fois le niveau au zéro; et, quand il est ainsi réglé dans deux azimuts rectangulaires, il l'est dans tous les autres.

Telle est la série des opérations qu'il faut effectuer pour mettre un cathétomètre en état de donner des mesures précises. Le réglage de l'axe optique et celui du niveau peuvent être faits une fois pour toutes; mais les deux dernières opérations doivent être effectuées chaque fois que l'on change l'appareil de place, c'est-à-dire généralement presque à chaque mesure. Bien entendu, il faut encore compter avec les imperfections auxquelles aucun appareil n'échappe. Ainsi, toutes les fois que l'on transportera le curseur du haut en bas de l'échelle, on verra la bulle du niveau subir de légères oscillations ; or, si la lunette n'est pas parallèle à une même direction aux stations A etB (Jig. 48), les différences de hauteur A'B', A'^B" des points que l'on vise ne sont pas égales à la distance AB,