CONTRACTION DE LA VEINE FLUIDE

Si l’on suit bien exactement la forme de la veine liquide , on remarque que d’abord elle a le même diamètre que l’ouverture faite dans le vase , cela doit être ; mais à partir de cette ouverture et tout de suite, elle va en diminuant, de manière qu’elle tend à former une surface conique ; elle se

relève ensuite , de manière qu’il y a une section de la veine qui est plus petite que toutes les autres. L’endroit où la section se trouve la plus petite, s’appelle section de la veine contractée, et ce phénomène est exprimé par le nom de contraction de la veine fluide.

On voit, fig. 6,1a forme de la veine contractée. Le liquide s’échappe du vase AB par une ouverture circulaire d. La veine, au lieu de former un cylindre, se rétrécit, se relève en suite et s’échappe enfin en s’éparpillant. C’est ce rétrécissement, représenté en a />, qu’on appelle contraction de la veine.

Si l’on mesure la quantité d’eau qui s’écoule pendant un temps donné , on trouve que cette quantité diffère d’un tiers ùpeu près de celle qu’indique la théorie. Ainsi, au lieu d’obtenir 100 parties, par exemple, on n’en obtient que 75. On obtient facilement le résultat de la théorie : étant donné une ouverture, et connaissant la vitesse qui est due à la hauteur et qui croît comme les racines carrées des hauteurs, 011 suppose que l’eau s’écoule en formant un cylindre parfait; on calcule la quantité de liquide qui s’écoule pendant une seconde, et 011 a l’écoulement du à la théorie. Mais si on mesure l’eau qui s’écoule réellement, on trouve qu’au lieu d’avoir un, par exemple, on n’a que o,64*

La différence entre la quantité que donne la théorie et celle que donne l’expérience provenant de la contraction de la veine, nous fournit le moyen de mesurer cette contraction.

On a remarqué que la contraction, et que par conséquent, la différence d’écoulement décroît avec les dimensions de l’orifice. Ainsi, plus l’orifice est petit, et plus la différence entre la théorie et l’expérience diminue. Si l’on a une ouverture qui soit d’un millimètre, la contraction est de o,3i ; mais si l’ouverture est d’un demi-millimètre, la contraction est seulement de o,23, et vous aurez 0,77 au lieu de 0,64. Le résultat général est que la contraction décroît avec le diamètre de l’orifice.

Lorsqu’on a des orifices qui ont 10 millimètres et plus, la contraction est de 0,37 à 0,40. En générai , la différence varie entre 6 et 7 dixièmes.

La forme de l’orifice n’apporte aucun changement dans le phénomène dont nous parlons.

Enfin, la contraction ou la différence entre le résultat de la théorie et celui de l’expérience diminue avec la hauteur. Par exemple, si l’on a un orifice de 27 millimètres de diamètre, sous une hauteur de i5o millimètres la contraction est de 4o centièmes. Si l’on suppose que l’on ait toujours le même

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orifice, et que la hauteur, au lieu de i5o millimètres, ne soit plus que de 16 millimètres, la contraction est deoi centièmes. Ainsi, plus la hauteur diminue, plus la contraction est petite.

Il est assez difficile de donner une explication bien satisfaisante du phénomène de la contraction de la veine. Voici cependant comme on pourrait le concevoir. Si le liquide qui doit s’écouler avait , au moment où il arrive vers l’orifice, une vitesse qui fût dans la direction même de l’axe de l’ouverture, alors on ne concevrait pas pourquoi la quantité d’eau écoulée ne serait plus celle que donne la. théorie. Mais les molécules qui s’approchent de l’ouverture n’ont point du tout une vitesse dans le sens de l’axe ; elles ont au contraire des vitesses dans toutes sortes de sens, de sorte que ces vitesses sont extrêmement variables : c’est justement cette différence dans les vitesses qui produit la contraction de la veine.

AJUTAGES.

Voici maintenant un autre genre de phénomène qui est aussi singulier que celui dont nous venons de parler : nous venons de voir le résultat de la théorie , démenti par l’expérience. Nous pouvons, par des moyens très simples, parvenir à rétablir l’écoulement précisément au même terme que dans la théorie, et même avoir des écoulemens plus grands. Nous pouvons parvenir à faire passer par la même ouverture, et cela sans force, sans moyen extraordinaire, une quantité de liquide plus grande que celle que donne la théorie. C’est là ce qu’on fait en employant un simple ajutage. Un ajutage est un tuyau cylindrique, ou conique, ou composé d’un cylindre et d’un cône qu’on applique à l’ouverture des vases. C’est à cause de l’influence que vous allez reconnaître dans ces ajutages, que nous avons eu besoin de dire jusqu’à présent, que nous considérions l’écoulement comme ayant lieu en mince paroi, c’est-à-dire comme s’il s’opérait par une ou» verture pratiquée dans une feuille de papier. Vous concevez très bien que si vous preniez un vase dont les parois fussent formées par des planches , nous rentrerions dans le cas des ajutages, et ce que nous avons dit ne serait plus exact; car dès qu’on ajoute des tuyaux aux ouvertures , on a des résultats tout-à-fait différens.

Venturi a fait sur les ajutages une série d’expériences dont je vous citerai les principaux résultats.

Venturi prit un vase assez grand qu’il tenait constamment

rempli d’eau à la hauteur de 5a pouces et demi, au moyeu d’un réservoir. Il fit à ce vase une ouverture de 18 lignes de diamètre. ïî a remarqué d’abord que si l’on mettait à cette ouverture un tuyau ayant justement la forme de la veine, le résultat restait le même que s’il n’y avait pas d’ajutage; et, en effet, puisque l’eau toute seule prend cette forme, si vous lui donnez une enveloppe, cela ne changera rien. Il a mesuré, dans ce cas, quelle était la dépense de l’eau; il a trouvé que l’écoulement produisait 4 pieds cubes en 41 secondes. Il a ensuite mis à cette même ouverture un tube qui se prolongeait et qui avait pour longueur trois fois le diamètre de l’ouverture ; l’écoulement est alors devenu beaucoup plus considérable, et pour obtenir les 4 pieds cubes, au lieu de 4* secondes, il n’en a fallu que 3i .

Prenant donc pour terme de comparaison la quantité d’eau qui s’écoule en minces parois, et qui est les 0,64 de ce que donne la théorie; et, multipliant 0,64 par 41 et le divisant par 3i, nous aurons pour résultat 0,84? valeur qui, comme vous voyez , se rapproche de la théorie.

Venturî a pris ensuite divers tuyaux; mais je ne vous citerai que celui qui a donné le résultat le plus marqué.

11 a pris un tuyau qui, au lieu d’être cylindrique, était conique, mais toujours ayant la forme de la veine au moment de la sortie. Voici quelles étaient les principales dimensions de ce tuyau : 18 lignes à l’entrée ; 148 lignes, depuis l’étranglement de la veine jusqu’à l’extrémité ; 27 lignes d’ouverture à la sortie. Avec un tuyau semblable, la dépense des 4 pieds cubes s’est faite en 21 secondes. Par conséquent, l’effet total est exprimé par 0,64, multiplié par 41 divisé par 21, c’est-àdire, est égal à 1,25.

Ainsi, au moyen de ce dernier ajutage, la dépense, au lieu d’être un, comme le donne la théorie, s’est trouvée d’un quart plus considérable : c’est là le plus grand effet que Venturi a pu produire.

Piemarquez un phénomène qui se présente constamment, tant que l’écoulement est augmenté au moyen des ajutages; si, par exemple, on met un ajutage, et que le tuyau ne soit pas entièrement plein , le résultat est le même que s’il n’y avait pas d’ajutage. On parvient facilement à remplir cette

condition ; il suffît de faire un trou sur le tuyau vers l’étranglement, pour que l’air puisse entrer. Dans ce cas, le résultat tombe aux 0,64 que donne l’expérience sans ajutage.

Quand le tuyau est entièrement plein , alors nous avons un écoulement augmenté; quand le tuyau n’est pas plein, que le liquide est détaché du tuyau, c’est comme s’il n’y avait pas d’ajutage. Ceci nous peut aider à concevoir comment il peut y avoir une augmentation d’écoulement, et pourquoi il est plus grand dans un tuyau conique. Il est bon de remarquer que le cône ne doit pas être très ouvert, Yenturi a reconnu qu’à l’angle de 16 degrés le résultat était beaucoup diminué, et que l’angle qui donnait le plus grand effet était celui de 3 degrés.

Le liquide a une certaine adhérence entre ses molécules , le liquide en a une autre pour le corps ou la matière de l’ajutage, en vertu de laquelle, comme nous le verrons, les liquides mouillent les corps solides avec une force plus grande que la force même qui lie leurs molécules. Sous ce rapport, l’eau n’est pas comme le mercure. Par conséquent, une fois qu’on a mouillé un solide, le phénomène se passe non pas entre l’eau et la matière de l’ajutage, mais entre l’eau et l’eau. Or, il y a une certaine adhérence entre ces molécules ; si le tuyau est un peu large, le liquide tend alors à adhérer aux parois, et cela détermine une expansion ; la couche qui s’écoule est obligée de se dilater, et par conséquent la vitesse doit en augmenter.

C’est ce phénomène d’adhérence du liquide avec le tube et par suite avec lui-même , qui fait que le tuyau étant rempli , il peut passer, dans le même temps, une quantité de liquide plus grande que lorsque le liquide est détaché du tuyau.

IMPRIMERIE DE E. DTJyERGER ,

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