CHAPITRE I. — DE LA PRODUCTION DU SON

croissantes par lesquelles le piston a dû passer en se transportant de P en s.

On peut représenter, par une figure qui parle aux yeux, tous les mouvemens qui caractérisent une onde depuis son origine jusqu'à sa fin : pour cela , il snffii d’élever sur la ligne s a, qui en marque la longueur , des perpendiculaires dont les hauteurs représentent le degré de compression des tranches correspondantes ; les extrémités de ces perpendiculaires formeront une ligne dont la courbure ou les sinuosités représenteront fidèlemenirordre dans lequel se succèdent les compressions des tranches successives. En s la hauteur de la perpendiculaire sera nulle, puisque la compression est nulle; il en sera de même en a ; en .v la hauteur de la perpendiculaire sera, par exemple, xx', en y elle sera y y', etc., en sorte que la courbe des compressions s y' a pourrait être une demi-circonférence de cercle. Mais on conçoit que, sur cette longueur s a, on peut tracer une foule de courbes continues passant par les points s et a, comme on le voit dans la figure 30, et même, l’une de ces courbes étant donnée, on peut toujours altribuer au piston , dans son passage de p en s, un mouvement tel qu’il excite une onde dont les compressions successives soient représentées par cette courbe. Quand il y a plusieurs sinuosités dans la courbe des compressions, comme on le voit dans la figure 31, on dit que l’onde correspondante est une onde dentelée.

Après avoir fait l’analyse des diverses modifications que le piston peut imprimer à la colonne d’air en passant de p en s dans l’intervalle de 1", essayons de voir ce qui arrivera dans les instans suivans, le piston restant toujours arrêté en s. L’air momentanément comprimé depuis s en a ne peut pas rester dans cel étal; car, le tuyau étant ouvert en t, il faut qu’après un certain temps l’air excédant soit sorti , et que toute la colonne soit revenue au repos. Or, on démontre, en mécanique, que la compression et la vitesse se communiquent

de proche en proche de la manière suivante: dans le 1^'' instant de la 2* seconde, la vitesse passe à droite de a, envahit une première tranche, et en même temps la tranche qui touche le piston tombe au repos; dans le 2*" instant, une deuxième tranche à droite de a est envahie, et une deuxième tranche en avant du piston tombe au repos; dans le 3® instant, le 'mouvement gagne la 3® tranche en avant de a, et le repos gagne la 3® tranche en avant du piston, etc., etc. ; de telle sorte qu’à la fin de la 2® seconde l’air est en repos depuis s en a, et il est agité depuis a en 6 ; la longueur a b est égale à s a, et, de plus, les compressions et les vitesses depuis a en 6 sont exactement ce qu’elles étaient depuis s en a. Ainsi , l’ondulation s’avance et se transporte, en quelque sorte, tout d’une pièce en conservant sa longueur et tousses caractères; à la fin de la 3® seconde, elle serait en bc; à la fin de la 4®, en c d, etc.

L’onde dans laquelle toutes les tranches sont comprimées, et toutes les vitesses impulsives , s’appelle onde condensée ou quelquefois onde condensante.

Mais il est facile de voir que des phénomènes inverses se sont développés à gauche du piston p pendant qu’il s’est transporté en s. En effet, un espace plus grand a été offert à la colonne d’air, la 1*^® tranche s’est précipitée à la suite du piston en se raréfiant, la 2® tranche s’est précipitée pour suivre la l*^® et prendre sa place, etc., etc.; et après la l*"® seconde, quand le piston s’arrête en s, la raréfaction s’est fait sentir jusqu’en d. L’onde qui en résulte s’appelle onde raréfiée, ou bien onde raréfiante; sa longueur est exactement la môme que celle de l’onde condensée qui se produit devant le piston ; les raréfactions sont nulles en s et en a', et, dans toutes les tranches , les vitesses sont apulsives , c’est à dire dirigées vers le centre de l’ébranlement. Celle onde raréfiée se propage aussi , de proche en proche , dans toute l’étendue de la colonne d’air, en conservant partout la même longueur et la même succession de vitesses et de raréfactions.

CHAPITUE I. — DE LA PRODUCTION DU SON. 57 Ces considérations nous laissent entrevoir, dès à présent, les principes sur lesquels repose le phénomène de l’audition ; car, si nous imaginons dans quelque point du tuyau une tranche quelconque h (fig, 29), nous pouvons remarquer qu’elle éprouve successivement toutes les raodiOcalions qui constituent l’onde s a , puisqu’elle devient , tour à tour, la 1''®, la 2«, la 3®..., et la dernière tranche de cette onde. Et si dans cette tranche nous imaginons une petite membrane très délicate et très élastique , il est évident qu’elle devra recevoir dans leur ordre toutes les impulsions qui sont successivement données aux molécules d’air ; or, c’est là précisément ce qui arrive à la membrane du tympan qui termine le conduit dont le pavillon de l’oreille est l’épanouissement. On conçoit donc que cette membrane , dont la mobilité égale celle de l’air, puisse recevoir et compter en quelque sorte toutes les modifications des différentes tranches de l’onde sonore.

Si le piston, après s’être arrêté en s pendant un instant imperceptible, revient dans sa position primitive p en repassant par les mêmes vitesses, on voit qu’il excitera derrière lui, à droite de s, une onde raréfiée toute pareille à celle qu’il avait excitée à gauche pendant son allée , et que cette onde se mettra à la suite de la première onde condensée , de telle sorte qu’à la fin de la 2® seconde, l’onde condensée sera entre a et 6 , et l’onde raréfiée entre a et s. De l’autre côté, au contraire, l’onde raréfiée sera de a' en b', et l’onde condensée de a' en s, puis une autre allée et une autre venue du piston exciteront encore des ondes semblables , et semblablement disposées , qui courront après les premières , et ainsi de suite. Alors une oreille qui serait placée quelque part dans le tuyau n’entendrait plus un son passager comme le bruit d’une explosion , mais un son continu plus ou moins grave, plus ou moins fort et d’un timbre plus ou moins agréable.

325, De la gravité et de Vacuité des sons. La différence qui existe entre les sons graves et les sons aigus est si frap-

pante pour nos organes, qu’elle doit certainement correspondre à quelque modification physique bien caractérisée dans l’air qui porte ces sons. Nous démontrerons plus lard, par des observations directes, que le son le plus grave du jeu d’orgue a une longueur d’onde de 32 pieds, et que le son musical le plus aigu n’a qu’une longueur de 18 lignes environ; encore ces deux limites ne comprennent pas tous les sons et toutes les nuances que l’oreille humaine puisse distinguer, et deux ondes de même longueur donnent toujours Vunisson parfait, quelle que soit d’ailleurs l’iniensitéou le timbre des sons qu’elles portent. Le rapport de gravité et d’acuité de deux sons est ce qu’on appelle le ton.

326. L’intensité du son ne peut pas dépendre de la longueur des ondes, elle dépend seulement des compressions plus ou moins fortes et des vitesses plus ou moins grandes que l’air a reçues du corps sonore et qui se Iransmellenl de couche en couche jusqu’à notre organe. Une corde de basse peut être à l’unisson avec le bruit déchirant du clairon , c’est à dire que les ondes sont de même longueur, mais l’air ébranlé dans le clairon accomplit des vibrations dont l’amplitude est beaucoup plus grande; c’est là ce qui fait son intensité assourdissante.

327. Le timbre des sons est bien plus difficile à caractériser que le ton et l’intensité; les physiciens ne sont pas complètement d’accord sur ce point, mais il paraît bien probable que le timbre dépend de l’ordre dans lequel se succèdent les vitesses et les changemens de densité dans les différentes tranches d’air qui sont comprises entre les deux extrémités de l’onde, et qu’il dépend aussi de ce que les portions condensées et raréfiées de l’onde peuvent être dissymétriques dans une foule de circonstances (^.7. .32).

328. Tous les sons, quel que soit leur ton, leur timbre ou leur intensité, se propaqent dans l'air avec la même vitesse. Lorsque plusieurs observateurs écoulent un concert à diverses distances , ils entendent tous la même mesure et la