Vitesse du son dans les liquides. — La formule

est immédiatement applicable. La compression d'un liquide n'en traînant pas d'effet calorifique appréciable, on a

„ accroissement de pression f;mï{, ~ compression correspondante y,

g est l'intensité de la pesanteur, m la densité du mercure, H la hauteur barométrique normale, X le coefficient de compressibilité du liquide; donc

D étant la densité du liquide à la température de l'expérience; et cette formule convient également à la propagation, soit dans une colonne cylindrique, soit dans un milieu indéfini.

La vitesse, en mètres, du son dans l'eau à 4*" (à cette température, d'après Grassi (196), x = 0,0000499) sera ainsi

= 14^5 mètres,

soit environ quatre fois et demie la vitesse dans l'air.

L'eau est le seul liquide sur lequel on ait fait des mesures directes.

Les premières expériences sont dues à Beudant(*), qui trouva à Marseille, en 1820, que le son parcourait dans l'eau de mer environ 1 5oo mètres par seconde.

En 1827, Golladon et Sturm (*) mesurèrent avec beaucoup de soin Ja vitesse de transmission du son dans l'eau du lac de Genève, entre

(*) Beodant, Expériences inédites f rapporlées dans le Mémoire de CoUadon et Siurm.

(*) Golladon et Stuhm, Ann, de chim. et de Tphys.y (2), XXXVI, 236; 1827.

7i ACOUSTIOliE.

deux bateaux amarrés l'un à Rolle, l'autre à Thonon, et séparés par une distance de 13487 mètres. Au bateau de Rolle était suspendue une grosse cloche C, contre laquelle un battant B pouvait être abaissé au moyen d'un levier extérieur L ; ce levier était disposé de

FiR. 3;

manière qu'à l'inslant même où le coup était frappé, une mèelie M vinteuflammer un petit tas de poudre P, dressé à l'avant du bateau. Les observateuis placés sur l'autre bateau notaient l'époque où ils voyaient ce signal, puis celle où ils percevaient le son, à l'aide d'une sorte de grand cornet acoustique plongeant dans l'eau, et dont le pavillon était fermé par une membrane M, tandis que l'extrémité supérieure venait s'adapter à l'oreille en 0. Le temps écoulé entre ces deux époques fut trouvé en moyenne de 9',4> ce qui donna pour la vitesse du son dans l'eau à S",!,

a^ i 435 mètres.

Ce nombre est presque identique à celui que fournit le calcul; mais l'indécision relative à la valeur de y. ne permet pas une comparaison rigoureuse entre la théorie et l'expérience.

348. Vitesse du son dans les solides. — Vitesse du son dam une tige. — La vitesse de propagation d'un ébranlement longitudinal dans une lige solide est encore

PROPAGATION DU SON. — VITESSE DU SON DANS LES SOLIDES. 7a

Eelantsensiblementle coefficientd'élaslicité(142)y et D représentant toujours la densité du corps. Si Ton introduit, au lieu de D, le poids spécifique /7, on a

Appliquons par exemple cette formule à la détermination de la vitesse, en mètres, du son dans une tige de fer indéfinie. Le coefficient d'élasticité du fer, rapporté au millimètre carré (152), est d'environ fîoooo kilogr. ; donc, pour i mètre carré, E= 2oqoooooooo. La densilé tabulaire du fer étant 7,7, le poids du mètre cube est 7700 kilogr. On a par conséquent

= 5 lop mètres,

soit quinze fois la vitesse dans Tair.

On trouverait ainsi pour la vitesse du son dans les divers solides, en forme de verges minces, de fils ou de tubes, libres de se dilater et de se contracter latéralement :

Supin G 000 mètres, soit 18 fois la vitesse dans Fuir.

Verre 5îèoo — i5,5 • — —

Acier 5 200 — i5,5 — —

Fer 5 100 — i5 —

Fonte 43oo — 12 — —

Cuivre 3760 • — 11 — —

Laiton ..... 355o — io,5 — —

Platine 2 65o — 8 - —

Argent 2600 — 7,5 — —

Or 1 750 — 5 — —

Plomb 1 200 — 3,5 — —

Les mesures directes présentent de grandes difficultés.

Biot(^), avec l'aide de Martin, habile ouvrier en horlogerie, tenta

(*) BioT, loc. cit., p. 26.

de déterminer la vitesse du son dans la fonte en opérant sur une conduite de gSi"*, 25. Un marteau, disposé à Tune des extrémités, frappait en même temps sur la paroi et sur un timbre suspendu à rentrée de la conduite. L'observateur placé à l'autre extrémité entendait deux sons successifs, transmis Tun par la fonte, l'autre par l'air. L'expérience consistait à mesurer sur un chronomètre le temps qui s'écoulait entre les deux sons. Mais la brièveté de ce temps (a', 5) et la discontinuité de la paroi (la conduite était formée de 3y6 tuyaux séparés par des rondelles de plomb revêtues de futaine goudronnée) ne permettaient pas d'espérer un résultat très exact. Biot trouva ainsi que la vitesse de propagation du son dans la fonte était dix fois et demie la vitesse de propagation dans l'air.

En i85i, Werlheim et Breguet (*) reprirent la question, eti opérant sur les fils télégraphiques du chemin de fer de Versailles (rive droite), entre Asnières et Puteaux. La longueur du trajet (4067°*, 3) était suffisante pour une détermination convenable de la durée de la transmission entre les deux stations par l'enregistrement de l'arrivée du son, qui provenait d'un coup de marteau frappé à une époque donnée sur le poteau en tête. Mais il se rencontra cette circonstance singulière que le son ne put franchir le tunnel de Puteaux malgré l'isolement des fils ne touchant nulle part. 11 est donc probable que le bruit, que l'on entendait nettement jusqu'à l'entrée du tunnel, était transmis non par les fils télégraphiques, mais par le sol même dans lequel étaient plantés les poteaux, ce bruit perdant ensuite toute intensité en se disséminant dans la masse du Mont-Valérien. La vitesse de 3485 mètres résultant des expériences de Wertheim et Breguet serait donc simplement la vitesse de la transmission par le sol entre les deux stations.

Vitesse du son dans un solide indéfinL — La vitesse de la propagation d'un ébranlement dans une verge libre de se contracter ou de se dilater transversalement, en même temps qu'elle s'allonge ou se raccourcit longitudinalement, ne convient pas au cas d'une masse solide indéfinie où, pareille liberté n'existant plus, les tensions aux deux bases d'un cylindre quelconque découpé dans la masse n'obéissent plus aux mêmes lois.

(•) Wertheim et Breguet, C. R., XXXl[,293; 18oI.