NIVEAU A BULLE D^AIR

rections 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 temps en temps; voici comment on l'exécute. On place rinstrument sur un plan fixe à peu près horizontal» dans une direction MN ( fig, 4o), et l'on note la position ab de la bulle»

Fig. 4o.

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 ha la même position par rapport à l'extrémité M que celle qu'elle avait d*abord par rapport à N. Si» au contraire» Tappareil 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 jusle; on s*en assure par un deuxième reiournemenl, et Ion achève de l'ajuster s*il resie encore quelque inexactitude. Le plus fréquent usage que nous ferons du niveau à bulle d'air sera de l'adapter à des instruments de Phvsique, afin de rendre vertical un axe de rotation; la description du calhctomètre va nous en fournir le plus bel exemple ( * ).

^*) Le niveau est aussi quelquefois employé à la mesure de rinclinaison

d'une droite presque horizontale; la

Fig. 41.

courbure doit alors être absolument réf^iiHére.

Fijnrons la circonrérenrc aha' b'h laquelle appartient le niveau {Jîg- 4* )• Quand il repose sur un plan horizon- Ut, le milii'u de la bulle est en O et les extrémités du niveau en aa' . Fuisons tourner autour du point G la droite sur laquelle s'applique le niveau jusqu'à amener les extri'mités de celui-ci en bb* . Son milieu vient en O' ; mais la bulle reste en O au point le plus élevé. Sa course apparente 00' sous-

GATHÉTOMÈTRE. — 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. Pouillet en a depuis signalé l'utilité générale; il Ta agrandi et lui a donné le nom de cathétomètre, Enfm RegnauU en a fait le plus fréquent usage. Nous allons le décrire avec détail [^).

Il se compose d'une règle divisée, verticale, sur laquelle glisse une lunette horizontale [fig* 4^- )• 0" 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 n 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 et vérifié avant chaque mesure à laquelle on l'emploie.

Le cathétomètre repose sur un pied de fonte à niveaux rectangulaires IIII et à vis calantes, sur lequel s'élève verticalement une tige solide de fer forgé, ayant au plus i"',3o de longueur. Avant d'êlre fixée, cette tige a été travaillée au tour; on a taillé à sa base un tourillon conique et à son sommet un ombilic. L'ave 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, cl Ton a disposé au sommet une vis G qui entre dans l'ombilic, où elle s*appuie. Ce manchon peut donc tourner régulièrement autour

tend au contre C du nireau un angle a égal à l'inclinaison de la droite hb' , Pour s'en conraincre, il suffît de remarquer que les droites CD, CC qui joignent le centre au milieu des arcs aa' bb' sont perpendiculaires aux cordes correspondantes.

Pour avoir la valeur de l'angle a. il suflTira d'obscrrer la position delà bulle pour une inclinaison connue, ou mieux d'étudier le niveau, qui ne sera jamais d'une régularité parfaite, ii l'aide d'un plan mobile à charnière dont on détermine l'inclinaison sur un cercle gradue.

(') Di'LOMti et Petit, Annales de Chimie et de Physique^ 'j* série, t. VII.

(*) On construit aujourd'hui des cathétomètres de divers modèles. Celui que nous décrivons ici est le plus r«'i>andu; c'est celui que Kegnault) avait adopté.

CATHËTOMÈTRE. 87

de l*axe de la tige de fer, et une vis de pression permet au besoin de le nxer 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 Taxe, et lune d'elles est, comme on le voit fig. 4^9 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 fig, 4» \ on VM et KN à la face oppostM» fig, jT. Elles glissent à frollenii'iil cunlre les bords, ei leur inouveiiK'Dt, facilité par riiiterpositioii diin cor|»s gras, se fait réguliiTeniciil (»l sans osclllalions si rapparcil osl bien construit; on lt»s arn»i<* au niovon d'une vis de pres<i«Mi K qui serre contre la ivgks ri Ton mesure les déplacements par un vernier V qui donne lecin(|ijantirn)e de millimètre.

Ces deux pièces sont dislincles, mais on les réunit l'une à Taulre par une >is de rappel AD qui les rapprorlït» ou les éloigne. Quand le svsirme a été (i\é par le bouton K, on |ieui, au moyen de la vis, faire monter ou descendre le curseur supérieur (|ui 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 deuxcentièmes de millimètre.

La lunette £F porte un niveau qui sert à reconnaître 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 Tinstrument; 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 doivent être expliquées dès aujourd'hui. Elle porte dans son intérieur un système de deux (ils d'araignée tendus et croisés à angle droit, et, en même temps que Ton 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 luneite une ligne bien définie que l'on nomme Vaxe optique^ qui passe par la croisée des fils et le centre de l'objectif, ou verre antérieur, et, quand on voit Timage d'un point coïncider avec le croisement des fils, on est assuré que ce point se trouve sur le prolongement de Taxe 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 ( fig, 44) qui ont été travaillés en-

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'esl Taxe de l'enveloppe de la lunette ou son axe géométrique. On

CATHÉTOMËTRE. 69

voit que, si, la lunette étant posée sur la fourchette, on la fait loomer sur elle-même, on ne déplace pas Taxe géométrique, pas plus qu'en la retournant bout à bout; mais on voit aussi que jes 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 & 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 Taxe géométrique, et dirigeant la lunette sur un objet éloigné, on vise toujours au même point, et, quand on voudra ensuite régler l'axe optique, on n'aura plus qu'à régler l'axe géométrique, puisque tous deux sont confondus.

Après avoir satisfait & cette condition, il faut, avant d'employer le cathétomètre , en réaliser trois autres : i** fixer la lunette parallèlement à son niveau; a"» la placer perpendiculairement aux arêtes de la règle sur laquelle elle glisse; 3* diriger dans la verticale Taxe de rotation du cathcto- . mètre.

I. Soient XY (/îg*. 4^) Taxe de la lunette, AB le niveau, m la position de la bulle; si XY et AB sont parallèles, et que Ton retourne la lunette bouta bout, XY se replaceraenX'Y', le niveau ne fera que *^'

se retourner en se superposant, il se ry~ ' b"^

retrouvera en B'A', et la bulle, sans A!Il>:L::^^.^^f^:l— ", avoir changé de place par rapport au --""' ""^T*

spectateur, se trouvera sous le même

numéro de division /w, de Tautre côté du zéro, c'est-à-dire du côté de B'. Si, au contraire, le niveau était d'abord en aft, il se retrouverait en ab' après le retournement, et la bulle aurait changé de place. On pourra donc, en agissant sur la vis dont le niv(.*au est muni, satisfaire à cette condition d'immobilité de la bulle, et le niveau sera réglé.

II. Celte première condition réalisée, on veut placer la lunette perpendiculairement à l'axe MM' [fig^ 4^); il faut alors faire décrire à l'instrument une demi-révolution autour de la tige fixe. Si la lunette AB est perpendiculaire à l'axe, elle se retrouvera parallèle à elle-même après la rotation; si elle était oblique en aA, elle se replacera en a!b\ et la bulle aura changé

Fig. 46.

(fi

de place. On pourra donc faire mouvoir la vis qui gouverne la fourchette jusqu'à ce qu'on voie la bulle au même point dans les deux positions de l'appareil.