NOTIONS INDISPENSABLES DE PHYSIQUE

Le SON est une sensation, de nature spéciale, que wotts éprouvons, et qui est causée par les mouve- ^^te rapides ou vibratoires dont sont animés les ^^^ps sonores.

Pour que ces vibrations donnent lieu à une sensa- ^ïon, il est nécessaire qu'elles soient transmises par ^^ milieu pondérable, c'est-à-dire susceptible d'être pesé, et qu'elles soient recueillies par un organe spécial, Voreille.

Je fais rendre un son à ce diapason, représenté ^lans la figure 1, en écartant brusquement ses branches l'une de l'autre, ou en frappant leurs extré-

mités libres. Pendant tout le temps que l'instrument émet le son, vous pouvez constater, en appliquant l'extrémité libre d'une de ses branches, sur les lèvres

- Cloche vibrante.

ou sur les dents, par la sensation très intense que vous éprouvez, l'existence de ces mouvements, qui sont la cause même du son.

Si je fais rendre un son à cette cloche (Bg. 2), soit en la frappant, soit en frottant ses bords avec un archet, cette petite boule, suspendue h un fil, est violemment repoussée, chaque fois qu'elle vient à toucher la cloche. Ce phénomène vous montre bien que les parois de la cloche sont animées de mouvements très vifs.

Si j'écarte de sa position de repos cette corde, modérément tendue sur ce chevalet (Og. .^}, à la façon des cordes de violon, vous voyez que pendant toat

le temps qu'elle émet un son elle est animée de mouvements assez étendus pour être constatés à Toeil nu. Vous pouvez également observer que les mou-

Fig. 3. — Chevalet portant des cordes.

vements continuent à se produire après que vous avez cessé d'entendre aucun son. C'est que les mouvements vibratoires ne sont plus assez rapides et assez intenses pour donner lieu à la sensation sonore.

Conditions de propagation du son. — Les mouvements vibratoires, visibles ou non et qui doivent aboutir à l'oreille pour y éveiller l'excitation spéciale qui engendrera l'excitation sonore, ne peuvent y arriver, avons-nous dit, que par l'intermédiaire d'un milieu pondérable, c'est-à-dire susceptible d'être pesé : solide, liquide ou gazeux. Voici un ballon de verre (fig. 4), dans l'intérieur duquel une sonnette est suspendue par un fil; j'ai beau l'agiter, vous n'entendez aucun son, parce que tout l'air qui remplissait le ballon a été pompé par une machine

pneumatique, le ballon est vide. Je tourne ce robinet et vous entendez Tair pénétrer brusquement, en sifflant, dans le ballon, j'agite le ballon, et maintenant vous entendez nettement le tintement de la sonnette. Dans les mêmes conditions, c'est-à-dire dans le vide,

un marteau pilon de 100,000 kilos,

pourrait tomber de n'importe quelle

hauteur, sans produire aucun bruit.

Les corps solides transmettent

bien mieux et bien plus rapidement

le son que les liquides, et les liquides,

que les gaz. Prenez un tuyau de

Fi 4 — B 11 ^^^^^ 6^ faites produire un son à

pneumatique et l'une de ses extrémités, pendant que

sonnette, ^^^^ écouterez à l'autre. Le son

vous sera transmis par la paroi du tube, bien plus rapidement et bien plus fortement que par la colonne d'air intérieure. Si le son est très faible, comme celui des battements d'une montre , par exemple, il ne vous sera transmis que par la paroi de métal et vous l'entendrez très distinctement à une grande distance.

Si, au milieu d'un lac, on fait sonner en même temps et avec la même force deux cloches semblables, l'une placée sous l'eau, l'autre dans l'air, une personne située à une grande distance, qui aura la tête plongée dans l'eau, entendra le son beaucoup plus rapide et beaucoup plus intense, qu'une autre personne, située à son côté, mais qui restera dans l'air.

PREMIÈRE LEÇON il

De même, le son est bien mieux et plus rapidement transmis par l'air condensé, par exemple, au fond d'une vallée profonde, que par Tair raréfié, qui entoure le sommet d'une haute montagne. Aussi le bruit produit par un coup de canon sera-t-il beaucoup plus intense dans le premier cas que dans le second, et si Ton entend très bien, du haut de la montagne, les coups de canon tirés dans la vallée, on entend, au contraire, très faiblement, de la vallée, les coups de canon tirés sur la montagne.

Le son consiste donc en vibrations du corps dont

émane le son, qui se propagent à travers l'air ambiant,

dans toutes les directions, sous forme d'ondes. Le

nieilleur exemple qui puisse vous faire comprendre

la façon dont se produisent ces ondes et dont elles

se propagent, est le suivant : si vous jetez un objet

au milieu d'une eau tranquille, vous voyez Tagita-

^ion, le mouvement, produits en un point unique, se

propager dans toutes les directions, sous forme

d'ondes successives, afiTectant la forme de cercles

concentriques. Toutes les particules ou molécules

dont se compose Teau sont ébranlées successivement

et transmettent le mouvement à leurs voisines, en

vibrant simplement, c'est-à-dire sans changer de

place; un morceau de bois flottant sur l'eau sera

^gité par les ondes, mais ne sera pas déplacé. Les

choses se passent de la même manière, que le son

soit transmis par un corps solide, un liquide ou un

8az;les molécules solides ou gazeuses se comportent

exactement comme les molécules liquides et le corps solide ou gazeux est également et semblablement traversé par les ondes sonores.

Vitesses de propagation du son. — Dans l'air, lorsque la pression atmosphérique correspond à 76 centimètres de mercure, et à la température de 0% le son parcourt 331%10 centimètres, par seconde; dans Teau, à la température de 8®, le son parcourt 1,435 mètres par seconde ; dans les corps solides, la vitesse est variable suivant la nature de ces corps.

Réflexion du son, écho. — Lorsque les ondes sonores rencontrent un obstacle, un mur par exemple, représenté, en coupe, par le plan AB, si la surface de ce mur est perpendiculaire à leur direction, elles reprennent exactement le chemin déjà parcouru; une personne placée au point K, par exemple, où un coup de pistolet aurait été tiré, Tentendra de nouveau, au bout d'une ou plusieurs secondes, suivant la distance séparant le point K du plan AB qui réfléchit le son, lorsque les ondes sonores reviendront en ce point, après avoir frappé le mur ; à condition que la distance qui sépare le point K du plan AB soit assez considérable, car si elle était très faible, le son initial et le son réfléchi se confondraient et le son initial serait alors renforcé par le son réfléchi. Si, au contraire, la surface que viennent frapper les ondes sonores est oblique par rapport à leur direction, elles sont réfléchies dans telle ou telle

direclion, conformément aux lois physiques de la réflexion du son, qui sont les mêmes que celles de la réflexion de la lumière.

La surface réfléchissante étant le plan AB, si le

Fig. 5. — Réflexion des ondes sonores ; explication du phénomène de Técho.

son arrive du point E, suivant la direction EM, il

^^''a refléchi au point M, suivant la ligne MF. La

'*8ûe MK étant perpendiculaire au plan AB, l'an-

^*^ EMK, déterminé par la ligne EM représentant la

^*ï*ection du son et la ligne MK perpendiculaire à la

^^rface réfléchissante, sera égal à Tangle KMF déter-

*^îiié par la même perpendiculaire et la ligne MF,

^^présentant la direction que devront suivre les

^ïides sonores réfléchies. Une personne située le

^^ng de la ligne MF ou de son prolongement, en-

''^lidra donc le son produit au point E, qui aura

*^ivi la direction EM et aura été réfléchi par le

PW AB. De même, un son qui arrivera au plan AB

^û suivant la direction de la ligne CM, sera entendu

par une personne située sur la ligne M H, ou sur son prolongement. On donne à ce phénomène le nom d'écho et on exprime la loi physique de réflexion du son, qui le régit, par cette proposition : Vangle d'incidence des ondes sonores^ est égal à leur angle de réflexion.