CHAPITRE V
Montage et réglage de l’appareil.
(Se reporter aux figures 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 19 et 20).
On commence par introduire la pièce C dans la pièce A et on la fixe à l'aide de l'écrou H. La pièce C porte deux vides destinés au passage de la barrette du cylindre suspendu ; on a soin de disposer ces vides de façon que le miroir porté par le cylindre soit convenablement dirigé. On fixe ensuite A dans son trépied, à l'aide de trois vis disposées à cet effet. Le trépied est monté sur le tabouret portant le mouvement d'horlogerie et on dispose les trous servant au passage de l'axe de transmission, en face les uns des autres.
Ce tabouret a été placé sensiblement horizontal.
Un léger déréglage se produira lorsqu'on agira sur les vis calantes, mais ce léger déréglage est sans importance, puisque l'axe est muni d'un système à cardan qui permet une certaine latitude dans ce réglage.
On ajuste ensuite le tube qui sert de support à la tête de l'instrument et on bloque l'écrou qui le fixe, de façon à éviter tout danger de desserrage jusqu'à la fin de la série de mesures entreprise. Cet écrou sert de contre-écrou à H (Hg. 7).
On fixe alors un fil de suspension sur l'axe du cylindre suspendu et on soude à l'autre extrémité un morceau de laiton centré (fig. 20), qui servira à le fixer dans la tête de l'instrument ; à l'aide d'une longue pince, on introduit le fil par la base du tube qui surmonte l'appareil, en ayant bien soin de ne pas le plier. En tirant doucement sur le fil par le
haut du tube, on peut amener le cylindre en place et on fixe E par sa monture À baïonnette. !
La pièce P (fig. 19) de la tête de l'instrument est abaissée et on fixe le fil de suspension en serrant la vis U. On recuit le fil par le procédé déjà indiqué.
Ce montage étant fait, on procède au réglage ; pour cela, on place un niveau sur la partie supérieure de A (fig. 7) et, en agissant sur les vis-calantes du socle, on amène A dans un plan horizontal. Ce réglage étant fait, on bloque les contreécrous.
L'axe de l'appareil est ainsi rendu vertical aux erreurs de construction près.
On a, d’ailleurs, vérifié l'exactitude du montage, en visant les bords des cylindres de garde avec le cathétomètre ; les erreurs sont inférieures à ce que permet de voir le cathétomètre.
En agissant sur P (fig. 19), on tend le fil de suspension et on soulève le cylindre D (fig. 7 et 10). Quand le cylindre est devenu presque libre, on bloque la vis qui immobilise P. On achèvera le réglage en hauteur par la vis Q. Cette vis a été volontairement laissée un peu dure, pour éviter toute espèce de jeu. On suit très facilement le cylindre D, en visant par les trois fenêtres découpées dans A (fig. 8).
On agit alors sur les trois vis N (fig. 19), de façon à amener l'axe du cylindre suivant l'axe des pièces À et C (fig. 7). On «e sert des bords des cylindres de garde comme points de repère et on vise le raccordement avec la lunette du cathétomètre. Le cylindre suspendu étant bien équilibré, les deux surfaces supérieure et inférieure se raccordent très exactement avec les cylindres de garde. On agit très doucement sur la vis Q, de façon à avoir un vide égal en haut et én bas du cylindre. Cet espace entre les cylindres de garde et le cylindre suspendu est environ 1/10 de mm. pour
le cylindre n° 2 et o,7/10 de mm. pour le cylindre n° r.
La distance des deux cylindres de garde est 5 cm. 070 et les diamètres 5 em. 050 en haut et 5 cm.o51 en bas.
Le petit espace vide qui se trouve nécessairement entre les cylindres de garde et le cylindre suspendu agit comme une augmentation de hauteur du cylindre suspendu.
Si on suppose que cette augmentation est de 1/10 de mm., ce qui est probablement exagéré, on voit que À varie de moins de 1/500 de sa valeur, ce qui conduit à une erreur du même ordre sur #.
Ce réglage étant réalisé, on bloque les vis N pour rendre tout déréglage impossible.
Mesure de la période d’oscillation T. — On compte un certain nombre d’oscillations, 100 par exemple ; les périodes étant de l’ordre de 12 secondes à 14 secondes et le compteur donnant le 1/5 de seconde, on peut avoir T à 1/5000 près.
En réalité, on ne peut arriver à cette précision par suite des irrégularités dues au fil de suspension.
J'ai essayé plusieurs procédés pour mettre le système en mouvement ; celui qui m'a donné les meilleurs résultats consiste à envoyer un léger courant d'air sur le bord du
miroir, à l'aide d'une poire en caoutchouc emmanchée sur un tube effilé.
Résultats avec le cylindre n° 4. — Ce cylindre étant suspendu par un fil d'argent de 15/100 de mm. de diamètre et de 20 cm. de longueur environ, on trouve, à 17° :
T— 12 sec. 20 avec, comme valeurs extrêmes pour un grand nombre de mesures, 12 sec. 195 et 12 sec. 205.
Influence de la température sur T. — Le couple de torsion du fil de suspension varie avec la température ; le module
de rigidité w est relié à la température 8 par une relation de la forme :
W = Wo(r — fb).
DÉTERMINATION DU COEFFICIENT DE VISCOSITÉ DE L'EAU 6a
Pour l'argent, on admet généralement (1) :
ENESIOT25 NEO et 5 ro 4) Le moment du couple qui tord le fil d'un angle x est donné par :
r étant le rayon du fil et / sa longueur.
Si on cherche l'influence d’une variation de température de 30° pour un fil d'argent de 1/10 de mm. de diamètre et de 20 cm. de longueur, on trouve :
CG
€ —= 1,0120 environ.
Il est donc indispensable de faire la correction due à la variation de couple.
On a vu page 16 que 1 —=K. ee. K et T étant déterminés à une température 8 ; les valeurs de K et T à une température 0, + 8 seront K, et T, et :
K.tD T°
Ti —=
Si on fait le calcul, on trouve :
DOTE Lt LORS rt
1 (1 + x} 2 et «! sont les coefficients de dilatation du métal du cylindre et de l'argent ; x et à’ sont voisins, donc : LS ELE = Un certain nombre de mesures ont été corrigées par cette méthode et les nombres trouvés concordent bien avec ceux
trouvés par la méthode que je vais indiquer maintenant.
(t) Nombres donnés par le Recueil de constantes physiques de la Société Française de Physique.
Le coefficient 5 est mal connu et varie probablement beaucoup avec les diverses qualités des métaux employés ; on n'est done pas certain que le 8 introduit dans le calcul soit celui qui convient au métal du fil. De plus, on a supposé que la température du fil de suspension était partout égale à celle de l'appareil lui-même, ce qui n'est pas parfaitement réalisé. J'ai, en effet, constaté au moment où je faisais mes vérifications à la pince thermo-électrique, que la partie supérieure du fil avait une température inférieure de 1° environ à la température donnée par le thermomètre, lorsque la température du thermostat était supérieure de 23° à 30° à celle de la salle.
Cela n'influe pas beaucoup sur la correction à faire.
J'ai cependant, pour ces raisons et aussi dans le but de vérifier mes résultats, été conduit à adopter une autre méthode pour mes dernières expériences.
L'appareil étant monté et réglé mais pas encore rempli d'eau, J'ai mesuré la période d'oscillation entre 60 et 45° et ja construit la courbe qui donne T en fonction de 8, 6 étant la température donnée par le thermomètre placé au même endroit que pour les mesures de viscosité.
De cette façon, on peut être certain, lorsqu'on fait les mesures de n, que la période d'oscillation qui correspond à la température envisagée est bien celle donnée par la courbe.
La température extérieure n'est pas constante, mais son influence est certainement très faible et on peut la négliger.
Je donne ci-dessous une série de mesures faites à plu-
| (] Ai ( a (] 44
He: 45:17 14,816 36,5 14,706 22,5 14,72 | 45 14,815 33,7 FR 20,9 Es | 43,1 14,820 33 14,781 20,7 14,728 | 4a,a 14,808 32,4 14,772 9 14,692 | k1,2 14,811 31,4 14,772 6,1 14,680 | 37 14,706 23,2 14,729 6 14,676
sieurs jours de distance les unes des autres pour le cylindre
n° 2, suspendu par un fil d’ argent de 15/100 de mm. de diamètre et de 21 em. 5 de longueur environ. Les valeurs de T sont les moyennes d'un nombre suffisant de mesures. géné-
ralement 8 à 10. Les erreurs sont de l’ordre de celles indiquées précédemment.
1465 è : s (Le Fig. 38.
Ces nombres conduisent à la courbe de la figure 38 ; c'est certainement une droite; l'erreur pour un point de cette droite est inférieure à 1/1 000.
Cette courbe permet de déterminer le coefficient & pour l'argent, au moins d’une façon approximative.
On voit que, d’après la courbe,
T,= 14 sec. 655et T;,— 14 sec. 835.
72 LEROUX Si on se reporte au tableau de la page 64, on a : 1 = S60 ere = 059100 On a alors :
dE
ee D. X (1 — 508) (1 + 5o%)ÿ,
x étant le coefficient de dilatation de l'argent ; « = 18.106. Le calcul nous donne :
Le 2h fs 1 SE r X x. X (TE 50.18.1075) 2 à 831940,6 0m »9749
d'où :
Le Recueil de Constantes physiques de la Société Française de Physique donne pour l'argent, 8 — 4,5.107*. L’accord est donc satisfaisant.
Mesure de la distance de l’échelle divisée au miroir. — Une règle légère en sapin est posée sur l’échelle divisée et son extrémité taillée en pointe est amenée au contact avec le miroir.
On se rend compte que le contact avec le miroir est obtenu par le déplacement du spot; on commence par disposer la règle horizontalement à l’aide d’un niveau ; pour cela, on règle la position de l’échelle en hauteur ; cette échelle est elle-même horizontale.
Le dessus de l'échelle étant dégagé, la règle qui repose dessus donne, par lecture directe, la distance de l'échelle au miroir.
Cette règle a été vérifiée comme on a vu page 46. On a soin de tenir compte de l'épaisseur du miroir.
Dans mes expériences, la distance de l’échelle au miroir a
DÉTERMINATION DU COEFFICIENT DE VISCOSITÉ DE L EAU 7m
été généralement de l’ordre de 1 m. 30; si on admet que cette distance est connue à 1/2 mm. près, on a une erreur inférieure à 1/2500.
Mesure de la déviation sur l’échelle divisée. — Comme je l'ai dit, la mise au point se fait en agissant sur le système éclaireur. On se sertégalement de ce procédé pour amener, au repos, le rayon lumineux venant du miroir à être perpendiculaire à l'échelle divisée (On se sert dans ce but d’une grande équerre, dont l’un des côtés est disposé suivant l'échelle).
Dans mes expériences, la déviation était généralement de l'ordre de 12 cm. à 14 em. ; l’image du fil (‘) étant très fine, on peut espérer lire le dixième de mm. ; on connaît donc la déviation à 1/1 000 environ, ce qui conduit à ® avec une précision du même ordre.
J'ai fait des expériences avec des fils de suspension plus longs et plus fins, de façon à avoir une déviation plus grande.
Mais, par suite des irrégularités dues au fil, on ne gagne rien comme précision. L'ordre de déviation ci-dessus est celui qui m’a donné les meilleurs résultats.
Mesure de t. — Nous avons vu page 51 le moyen employé pour mesurer la durée de rotation { du cylindre extérieur.
Dans mes expériences, { a généralement été de l’ordre de 25 sec. à 30 sec.
La bande d'inscription qui donne { se déroule avec une vitesse de 2 cm. 7 à la seconde environ ; les traits sont fins et permettent d'apprécier le cinquième de mm. ; on a donc facilement le cent vingt-cinquième de seconde, ce qui conduit
à { avec une erreur de l’ordre de 1/3 000.
Remplissage avec l’eau. — L'eau employée a été de l’eau distillée commerciale ; un certain nombre d'expériences ont
(:) Fil porté par la lanterne; il a 5/100 de mm. de diamètre.
été faites avec de l’eau redistillée spécialement par moi dans un appareil entièrement en verre ; je n'ai jamais pu constater de différence sensible pour la viscosité.
Ajoutons que les poussières, qui ontune importance considérable avec des tubes aussi fins que ceux employés par Thorpe et Rodger, n’ont dans mes expériences aucune influence, par suite de l'épaisseur relativement grande de la couche liquide.
Des expériences préliminaires ont permis de connaître le volume d’eau à placer dans le cylindre B, pour qu’une fois monté, l'appareil soit rempli d’eau jusqu'à la partie supérieure de B. L'appareil ayant été soigneusement nettoyé, on place le volume convenable d’eau distillée dans B.
Le cylindre B est alors placé sous une cloche et on chasse très soigneusement l'air qui peut se trouver dans l'eau en faisant le vide plusieurs fois de suite.
Le fait de plonger le cylindre suspendu dans l'eau pourrait changer son équilibre, s’il existait des soufflures à l’intérieur du métal. Je n'ai pas observé avec les cylindres n° 1 et n° 2 de variation sensible dans la position de l’image donnée par le miroir.
D'un autre côté, nous avons vu que le jeu entre le cylindre suspendu et les cylindres de garde est inférieur à 1/10 de millimètre. Le fait que le cylindre reste libre, une fois plongé dans l’eau, indique que le changement de position est inférieur à 1/10 de mm.,et nous savons (pp. 17 et 55) qu'un décentrement de 1/10 de millimètre conduit sur 1 à une erreur de l’ordre de 1/5 000.
Donc, le fait seul que le cylindre reste libre suffit à indiquer que le centrage est réalisé avec une précision suffisante.
Résumé des réglages préliminaires à une expérience. — Ces réglages qui demandent au minimum 10 à 12 jours, par suite de la nécessité de laisser le fil de suspension se stabiliser et
la température s’'égaliser chaque fois qu'on remplit le ther-
mostat d’eau ou de glace, comportent les opérations suivantes :
Montage de l'appareil, pose et recuit du fil de suspension, réglage de la position du cylindre suspendu, mesure de la période d'oscillation T à vide à diverses températures et construction de la courbe donnant T en fonction de 6, réglage de l'échelle divisée, remplissage avec l’eau distillée.
Ces réglages étant faits, on peut procéder aux mesures proprement dites.
