DIXIÈME LEÇON

Contrôle «le» appareil» enregistreur».

Principes généraux qui président à la construction des appareils enregistreurs; causes d’erreur qu’il faut éviter. — Importance de l’uniformité du mouvement d’horlogerie. — Influences qui peuvent déformer le mouvement transmis à l'appareil : inertie., élasticité, frottements. — Vérification expérimentale des appareils. — Procédé de Donders pour vérifier les enregistreurs.

Messieurs,

En faisant passer sons vos yeux tous ees appareils enregistreurs cpie nous aurons à employer plus tard, je n’ai pu vous exposer avec des détails suffisants la fonction de chacun d’eux ; je n’ai prétendu faire qu’une énumération rapide des ressources dont nous pourrons disposer. Aussi lorsque vous m’avez entendu contester la valeur des premiers appareils enregistreurs introduits en biologie et accuser d’inexactitude les tracés de ces instruments, vous avez dû vous demander à vous-mêmes si les appareils que je propose à mon tour ne sont pas passibles du même reproche. Cette objection me semblerait d’autant plus naturelle qu’elle s’est déjà produite le jour où j’ai soumis à l’appréciation des biologistes le premier de mes appareils enregistreurs, mon sphygmographe. De longues controverses s'élevèrent, ce qui prouve que l'importance de cet instrument fut généralement comprise. Quels regrets, en effet, ne devrait-on pas avoir si à la fin d’un

long travail entrepris an moyen d’un appareil, on s’apercevait trop tard que tous les résultats obtenus sont faux par suite de l’imperfection de l’appareil employé. Je dois donc vous fournir la preuve de l’exactitude des tracés fournis par les instruments que je viens de décrire, ou du moins, vous signaler les limites dans lesquelles on peut avoir confiance dans leurs indications.

Malgré leur diversité apparente, la plupart des appareils que vous venez de voir sont établis sur le même principe, les mêmes causes d’erreur ont dû être évitées dans leur construction. Aussi peut-on formuler certaines règles générales, signaler certaines conditions auxquelles doit satisfaire un bon appareil. Ces notions générales ont d’autant plus d’importance qu’elles permettront au besoin de construire avec moins de tâtonnements des enregistreurs applicables à de nouvelles recherches.

Enfin, comme les considérations théoriques relatives aux conditions générales d’un bon enregistreur sont assez complexes et n’entraîneraient peut-être pas votre conviction, j’aurai soin de soumettre chacun des appareils dont nous aurons à nous servir à un contrôle expérimental destiné à rechercher s’il donne de fidèles indications.

Conditions générales auxquelles doit satisfaire un bon appareil enregistreur. — Causes d'erreur qu’il faut éviter.

A. — Importance de l'uniformilé du mouvement de l'appareil d'horlogerie.

Nous avons vu que tout graphique s’engendre par la combinaison de deux mouvements l’un par rapport à

l'autre. Dans le système généralement adopté, c’est au mouvement uniforme produit par un bon appareil d’horlogerie que se rapporte le mouvement variable et inconnu que l’on cherche à déterminer. Mais l’uniformité absolue du mouvement par lequel chemine la surface qui reçoit le graphique n’est très-utile que si l’on veut obtenir une mesure très-exacte de la durée des phénomènes. Dans un grand nombre de cas, on ne cherche qu’une expression à peu près exacte de la manière dont le phénomène a varié. Ainsi, lorsqu’on veut déterminer la forme du pouls, de la respiration, des mouvements du cœur, etc., il n’est pas indispensable d’avoir des régulateurs d’une grande précision pour assurer l’uniformité de mouvement.

Vous avez vu d’ailleurs que pour les mesures les plus exactes du temps, on peut employer un appareil quelconque, à la condition de contrôler sa marche au moyen d’un pendule ou d’un diapason enregistreurs qui nous préviennent de la moindre irrégularité du mouvement de l’appareil. Ce n’est donc pas le défaut de régularité de la marche du papier qui doit nous préoccuper beaucoup. La recherche d’un bon régulateur a pour but de simplifier les expériences en nous évitant le contrôle incessant de la vitesse de la machine. Mais la plus grande difficulté à surmonter n’était pas dans ce point.

H. — De l'amplification du mouvement qu'on enregistre, et des dangers de déformer ce mouvement en l’amplifiant.

Presque tous les enregistreurs que je viens de vous montrer sont des appareils à levier tournant. La force motrice dont les effets seront enregistrés, agit plus ou

moins près de l’axe de rotation du levier, et comme ce levier est en général assez long, il s’ensuit que son extrémité libre, celle qui porte la plume ou la pointe écrivante, exécute un mouvement beaucoup plus grand (pie celui qui lui avait été communiqué. Le levier agit donc comme organe d’amplification du mouvement et de plus, en vertu d’une propriété bien connue, il grandit d’autant plus ce mouvement que la force motrice agit plus près de l’axe de rotation.

Ce double avantage de pouvoir amplifier un mouvement trop faible pour être directement perçu, et de l’amplifier plus ou moins suivant le besoin, est tellement précieux qu’il me semble devoir faire préférer l’emploi du levier à toute autre disposition dans la plupart des cas. Je dois vous signaler toutefois un petit inconvénient.

Vous avez vu que dans tous mes appareils le levier est placé dans un plan à peu près parallèle à celui du papier qui reçoit le tracé ; il en résulte que dans ces mouvements alternatifs d’élévation et d’abaissement, la pointe écrivante ne trace pas sur le papier immobile une droite perpendiculaire à l’abscisse, mais qu’elle décrit un arc de cercle qui a pour rayon la longueur du levier lui-même.

Si le graphique a -une faible amplitude, cet arc de cercle est négligeable, mais il n’en est plus de même quand le levier exécute de grandes oscillations. Le graphique est alors déformé et doit subir une correction si l’on veut connaître la forme absolue du mouvement enregistré. Soit (fig. 54) un graphique obtenu au moyen d’un levier de longueur telle qu’il décrive sur le papier immobile

I arc de cercle. Cet arc devrait correspondre à une perpendiculaire à l’abscisse. Tous les points de la courbe devront être reportés vers la gauche d’une quantité égale à celle dont la verticale s’éloigne de l’arc de cercle au niveau de chacun de ces points.

Kig. 54. — Correction üe l'arc de cercle dans un graphique.

Pour éviter, dans la pratique, de recourir à ces corrections lorsqu’on veut obtenir des graphiques d’une grande étendue, on renonce à amplifier directement le mouvement et l’on enregistre avec une faible amplitude, sur une plaque de verre enfumée à marche lente, le phénomène qu’on veut analyser. Dans ce graphique de petites dimensions, la déformation est à peu près nulle, car l’arc de cercle décrit par le levier se confond sensiblement avec la verticale.

Plaçons au foyer d’un mégascope cette petite image ; elle sera projetée sur un écran dans des dimensions trèsgrandes et l’on pourra, en suivant au crayon tous les contours de ce graphique lumineux, obtenir une figure amplifiée d’une fidélité parfaite. Ce moyen est précieux lorsqu’on veut soumettre la courbe d’un phénomène à l’analyse géométrique.

La ligure 55 représente mon polygraphe à projection; c’est un appareil enregistreur qui trace son graphique

sur une plaque de verre d’un mégascope à lumière

enfumée placée au loyer électrique. Au moyen de

cet appareil, j’ai pu projeter sur un écran les graphiques des mouvements respiratoires, des battements du cœur, des contractions musculaires, etc., au moment même où ces phénomènes se produisaient. Les figures ainsi obtenues n’étaient nullement déformées, quoiqu’elles eussent une dimension de plusieurs décimètres de hauteur.

On peut aussi, en prenant un levier d’une grande longueur, obtenir directement un graphique d’assez grande amplitude, et cependant peu déformé ; mais ce moyen ne peut être employé que dans un nombre de cas restreint, car il faut une force motrice assez considérable pour soulever ce levier d’une grande longueur.

En somme, la condition générale pour avoir un graphique peu déformé est de ne faire décrire au levier enregistreur que des arcs d’un très -petit nombre de degrés. Dès lors, si le levier au repos est bien parallèle à la ligne des abscisses, les petits arcs qu’il décrira se confondront sensiblement avec des lignes verticales et la figure obtenue sera fidèle.

C. — Danger de la déformation du mouvement par la vitesse acquise du levier enregistreur.

Toute masse pesante sur laquelle a agi une force a pris une vitesse qu’elle conservera jusqu’à ce que des résistances étrangères viennent la lui enlever : c’est là un des effets de Yinertie de la matière. C’est en vertu de cette vitesse acquise que les projectiles parcourent de longues distances sous l'influence d’une force qui n’a agi que dans une courte étendue de leurs parcours. La force vive que possède le corps ainsi lancé est propor-

lionnée à la masse de ce corps multipliée par la moitié du carré de sa vitesse. Ainsi, lorsque le levier d’un enregistreur est soulevé brusquement, il tend à s’élever encore lorsque la force qui le poussait a cessé d’agir. Mais le mouvement que ce levier possède est en général bientôt détruit par les résistances de frottement de la plume sur la surface du papier.

Pour s’opposer à cette cause de déformation, il faut : ou bien réduire autant que possible la force vive que le levier pourra prendre, ce qui se fait en diminuant soit sa masse, soit l’amplitude de ses excursions, ou bien augmenter les frottements de la plume sur le papier, afm d’éteindre dans des résistances suffisantes la vitesse acquise du levier.

C’est pour cela que je donne au levier de mes enregistreurs une légèreté extrême, particulièrement dans le voisinage de leur extrémité libre (1), c’est-à-dire dans les points qui se meuvent avec la plus grande vitesse.

Donders a observé, en vérifiant les indications de mes instruments, que si les mouvements enregistrés sont très-brusques, et si le tracé présente la cause d’erreur que je viens de signaler, il suffit de faire appuyer la plume plus fortement contre le papier pour rendre au

....... . mv5,

(I) La force vive acquise par une masse en mouvement est égale a

c’est-à-dire à la moitié du produit de cette masse par le carré de sa vitesse. On peut supposer théoriquement que la masse soit située tellement près de l'axe du levier que sa vitesse soit nulle, même dans los plus rapides mouve-