VIBRATIONS DES MEMBRANES. Les membranes tendues

vibrent avec une facilité extrême et en produisant des sons d'autant plus aigus qu'elles sont plus petites et plus fortement tendues. Les tambours , les timbales , la grosse caisse sont des applications de la vibration des membranes. Ces membranes , vu Télendue de leurs surfaces, communiquent d'ailleurs leurs vibrations à l'air ambiant avec une grande facilité ; de même , elles reçoivent trèspromptement de l'air les vibrations qu'il possède et prennent de suite l'unisson des sons qui s'y produisent. Une feuille de papier tendue sur un cadre et couverte de sable peut servir à faire connaître la facilité avec laquelle une membrane entre en vibration.

238. VIBRATIONS DE L'AIR. On appelle instruments à vent des instruments dans lesquels l'air lui-même est excité et forcé à vibrer dans le sens de leur longueur. Le corps sonore n'est pas le tuyau, mais la colonne d'air que ce tuyau renferme.

Pour que l'air puisse entrer en vibration , il ne suffit pas de lui imprimer un simple mouvement , comme en soufflant dans un tube; mais il faut que cet air mis en mouvement vienne heurter quelque tranchant , comme dans le sifflet , ou qu'il soit mis en vibration au moyen des lèvres, comme dans la trompette. La matière , l'épaisseur des parois, et le diamètre des tuyaux , n'influent nullement sur les sons qui s'y forment , puisque ceux-ci sont produits seulement par la vibration de l'air dans le sens de la longueur des tuyaux. Une flûte donne toujours la même note, qu'el'e soit en bois, en ébène, en cristal. La diff'érence de timbre que l'on remarque dans les sons produits dans des instruments dont la matière ou l'épaisseur diffèrent, est due seulement à la résonnance de leurs parois. La longueur des tuyaux et leurs ouvertures ont la plus grande influence sur les sons qui s'y produisent. Les nombres des vibrations sont en raison inverse de leur longueur.

239. Tuyaux ouverts. Si par l'ouverture inférieure d'un tuyau il s'introduit de l'air en vibration, il se produira un certain son que nous représenterons par 1 , (f. 250) : en effet , l'air poussé par l'ouverture o sur le tranchant qui lui est opposé , produira dans le tuyau un mouvement sonore. Si l'on fait ensuite varier l'intensité de l'impulsion avec laquelle l'air s'introduit dans le tuyau, on observe que les nouveaux sons obtenus sont au premier dans le rapport des nombres 2,3,4,3 etc.

Quand le tuyau donne le son 2 , on peut le couper par le mi-

( 190 ) lien et enlever sa moitié supérieure sans qu'il se fasse aucun changement dans le son qu'il produit actuellement. Ceci prouve qu'il y a alors , au milieu du tuyau , une couche d'air qui n'éprouve ni raréfaction , ni condensation , car, s'il n'en était pas ainsi, le son serait alléré au moment où l'on enlèverait la moitié supérieure du tuyau , mt. Pour exprimer l'état de celte couche d'air m on dit qu'il y a un ventre en ce point.

Quand le tuyau rend le son 3, on peut, sans altérer celuici, trancher et enlever les deux tiers supérieurs, ou l'un d'eux seulement, ce qui prouve qu'il y a alors 2 ventres, l'un en a et l'autre en b. Il y en a trois pour le son 4. , etc. On conclut de là que le son 1 est produit par une onde dont la longueur est égale à celle du tuyau j le son 2 , par une onde dont la longueur = '/î ^^ tuyau ; le son 3 , par une longueur d'onde = ^/j du tuyau , et ainsi de suite. En effet, les deux couches d'air qui se trouvent à chaque extrémité du tuyau, ne peuvent être, à cause de leur communication avec l'air extérieur, ni condensées ni raréfiées, c'est-à-dire, que ce sont des ventres : or la distance de deux ventres est évidemment la longueur de l'onde.

2^0. Tuyaux fermés par un bout. Si, dans un tuyau fermé par un bout, on introduit un courant d'air doué d'une impulsion de plus en plus énergique, on obtient des sons qui sont entre eux dans les rapports des nombres 1 , 3,5, 7,9 etc. sans qu'il Soit possible d'en faire sortir aucun son intermédiaire. On observe d'ailleurs que le son produit par un tujau fermé est à celui produit par un tuyau ouvert de même longueur | i 1 ' 2, c'est-à-dire , que le son produit par le tuyau ouvert est l'octave aiguë de celui produit par le tuyau fermé , et que , pour produire le même son , le tuyau ouvert devra être deux fois aussi long que le fermé. Or nous avons vu que l'onde qui produit le son fondamental dans un tuyau ouvert à la longueur même de ce tuyau : donc l'onde qui produit le son fondamental dans' un tuyau fermé a une longueur double de celui-ci. Il faut donc concevoir que l'onde sonore produite par l'introduction de l'air dans un tuyau fermé , aille se réfléchir sur le fond de celui-ci pour revenir ensuite vers l'embouchure. La couche d'air qui se trouve alors appliquée contre le fond a constitue un véritable nœud (f. 231 ), tandis qu'en o il y a un ventre. Chaque fois que ces deux condi-

lions se présenteronl , le tuyau fermé fournira un son, et c'est ce qui arrivera lorsque l'onde sonore aura ^/j , Yj , -/, etc. , de la longueur du tuyau, car alors il se fera en celui-ci 5,5, 7 , etc. , ondes semblables.

Soit (f. 252) ob la longueur de l'onde = Vz cle ot. Nous pourrons considérer la partie ob du tuyau comme ouverte et produisant l'unisson avec le tuyau fermé qui ne consisterait qu'en bt: or bt est = ' /j du tuyau fermé tout entier et ob est == */. du tuyau ouvert qui donnerait le même son que celui-ci : donc le son produit dans cette circonstance doit être = 3. En confirmation 'de ce que nous venons de dire, concevons que le fond du tuyau soit un piston mobile et qu'on l'amène jusqu'en n, l'on verra que le son fondamental de ce tuyau raccourci on est le même que le deuxième son du tuyau entier ot. Ainsi , pendant que ce dernier son se produit, la couche d'air placée en n est dans le même état que si elle était appuyée contre un fond immobile , c'est-àdire qu'elle est sans vibration, qu'elle forme un nœud. Ainsi dans la production du deuxième son d'un tuyau fermé, il a des nœuds en n et en / et des ventres en o et en b. Les raisonnements que nous venons de faire sur le son 3 , s'appliquent aux sons 5 , 7,9, etc.

241. Les tuyaux dont l'ouverture est bouchée en partie , ont des effets moyens entre ceux produits par les tuyaux fermés et par les tuyaux ouverts; c'est ce qui arrive pour le cor, dont on bouche plus ou moins l'ouverture en enfonçant la main dans le pavillon.

La courbure des tuyaux n'influe point sur les sons qu'ils rendent, l'air étant également élastique dans tous les sens. Le son dépend de la rapidité du mouvement de l'air et de la longueur des ondes. On raccourcit ou on allonge celles-ci, soit en raccourcissant ou en allongeant les tuyaux mêmes , comme dans le trombone, soit en débouchant les ouvertures qui y sont pratiquées en certains points , comme dans la flûte.

L'élasticité de l'air variant avec la température , un instrument à vent échauffé ne rendra pas absolument le même son que s'il était à une température plus basse. Plus l'instrument sera échauffé, plus les sons qu'il rendra seront hauts. Aussi les instruments à vent et les instruments à corde ne demeurent pas longtemps d'accord.

Les tuyaux qui enlrenl dans la composition des orgues sont généralement disposés comme un sifflet ou comme un flageolet. On y dislingue le pied , la bouche et le tuyau proprement dit : le pied apporte le vent , la bouche fait parler et le tuyau contient la colonne d'air qui doit entrer en vibration et produire le son. Le sommier est l'espèce de coffre où les soufflets des orgues font entrer le vent qui de là se distribue dans les tuyaux. Pour monter une gamme avec des tuyaux ouverts ou fermés, en tirant seulement leur son fondamental, il suffit de prendre 8 tuyaux ouverts dont les longueurs soient entre elles comme les nombres 1, ^/g, Ys, Vu "^U) ^/s } Vis» V2' Comme la colonne d'air éprouve près de l'embouchure des mouvements fort compliqués, pour avoir une gamme parfaitement juste , on ne suit pas rigoureusement les proportions précédentes.

242. Instruments à anche. L'anche consiste en une languette de cuivre placée sur un petit cylindre de bois dont le côté est légèrement creusé (f. 255); ce petit appareil est fixé à la partie supérieure d'un tuyau. Pour que l'air introduit dans a, puisse pénétrer dans le tuyau 6 , il faut qu'il frappe sur l'anche et la fasse vibrer. Le son d'un tuyau à anche peut être considérablement varié par l'addition d'un corps creux, de forme quelconque , au-dessus du tuyau. La clarinette est un instrument à anche.