CHAP. I. — PRODUCTION DU SON

eOe na plus de -^^tesse, elle n^a pareillemeut plus de compnesàaa; elk a déjà conunumcpië tout ce quelle avait. Au contraire, les tranches qui sont vers le milieu de Tonde ont en aène temps la plus forte compression et la plus grande vitesse. Il ja d<m4C un certain ordre dans les diverses modifications des Afiemstes tranches, tant pour la vitesse des molécules d'air que poor kw compression. Cet ordre dépend de Tordre des vitesses eroânotes et décroissantes par lesquelles le piston a dû passer en se transportant de /? en i.

On peut représenter, par une ^[ure qui parle aux yeux, tous les mouvements qui caractérisent une onde depuis son origine jusqu'à sa fin : pour cela, il suffit d'élever sur la ligne sa y qui en marque la longueur, des perpendiculaires dont les hauteurs repiésentent le degré de compression des tranches correspondantes; les extrémités de ces perpendiculaires formeront une ligne dont la courbure ou les' -sinuosités représenteront fidèlement Ycràre dans lequel se succèdent les compressions des tranches successives. En s la hauteur de la perpendiculaire sera nuDe, puisque la compression est mille ; il en sera de même en a ; eox Ja hauteur de la perpendiculaire sera, par 'exemple, xor', en/ elle sera j^, etc. ; en sorte que la courbe des compressions s^'a pourrait être une demi-circonférence de cercle. Mais on conçoit que, sur cette longueur sa^ on peut tracer une foule de couihes continues passant par les points s et a, comme on le voit dans la ^gure 3, et même, Time de ces coiu'bes étant donnée, on peut toujours attribuer au piston, dans son passage de p en s, na mouvement tçl qu'il excite une onde dont les compressions successives soient représentées par cette courbe. Quand il j a plusieurs sinuosités dans la courbe des compressions , comme on le voit dans la figure 4, on dit que Fondç correspondante est tme onde dentelée.

Après avoir fait l'analyse des diverses modifications que le pKton peut imprimer à la colonne d'air en passant de p en s dans Tintervalle de 1", essayons de voir ce qui arrivera dans les instants suivants, le piston restant toujours arrêté en s. L'air momentanément comprimé de ^ en a ne peut pas rester dans cet état; car, le tuyau étant oirvert en f, il faut qu'après un certain temps l'air excédant soit sorti, et que toute la colonne soit revenue au repos. Qr, on démontre, en mécanique, que la com-

pression et la vitesse se communiquent de proche en proche d( la manière suivante : dans le premier instant de la deuxième ^eco/zei2?, 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 deuxième instant , une deuxième tranche à droite de a esi envahie, et une deuxième tranche en avant du piston toipbe au repos ; dans le troisième instant, le mouvement gagne la troisième tranche en avant de rr, et le repos gagne la t;roisième tranche en avant du piston, etc., etc. ; de telle sorte qu'à la fin de la deuxième seconde l'air est en repos de ^ en a, et il est agité de a en b; h longueur ab est égale à sa^ et, de plus, les compressions et les vitesses depuis a jusqu'en b sont exactement ce qu'elles étaient de s en a. Ainâ, l'ondulation s'avance et se transporte, en quelque sorte, tout d'une pièce en conservant sa longueur et tous ses caractères; à la fin de la troisième seconde y elle serait enfc; à la fin de la quatrième en crf, etc.

L'onde dans laquelle toutes les tranches sont comprimées^ et toutes les vitesses impulswes^ 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 première .tranche s'est précipitée à la suite du piston en se raréfiant^ la deuxième tranche s'est précipitée pour suivre la première et prendre sa place, etc., etc.; et après la première se" conde^ quand le piston s'arrête en ^, la raréfaction s'est feit sentir jusqu'en a' , L'onde qui en résulte s'appelle onde raréfiée^ ou bien onde raréfiante; sa longueur est exactement la même que ceUe de l'onde condensée qui se produit devant le piston; les raréfactions sont nuUes en s et en a', et, dans toutes les tranches, les vitesses sont apulsiveSj c'est-à-dire dirigées vers le centre àç l'ébranlement. Cette 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.

Ces considérations nous laissent entrevoir, dès à présent, les principes sur lesquels repose le phénomène de l'audition; car, s' nous imaginons dans quelque point du tuyau une tranche 4**eloonque h (Fig. 2), nous pouvons remarquer qu'elle éprouve sac*

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œssirement toutes les modifications qui consûtuent Tonde sa^ poisqu'eUe décent tour à tour, la première, la deuxième, la troiaème,..., et la dernière tranche de celle onde. Et si daps cette Imidie nous imaginons une petite membrane très-délicate et tiès-âastiqoe , il est évident qu^elle. devra recevoir dans leiu* oràse toutes les impulsions qui sont successivement données aux mnlénJes d^air; or, c'est là précisément ee qui arrive à la mem^ braae du tympan qui termine le conduit dont le pavillon de i oreiUe est répanouissement. On conçoit donc que cette mem- Ivane, dont la mobilité, égale celle de Fair, puisse recevoir et compter en quelque sorte toutes les modifications des différentes trandies de Tonde 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 vit^ses , on voit qu'il excitera derrière lui , à droite de j , une onde raréfiée toute pareille à celle qu'il avait excitée à gauàie pendant son allée , et que cette onde se mettra à la suite de h. première onde condensée , de telle sorte qu'à la fin de la deuxième seconde ^^ Tonde condensée sen^ entre a et A, et /onde raréfiée entre a et ^. De l'autie côté-, au contraire , l'onde Kttéfée sera de a' en b\ et l'onde condensée de a' en*, puis. une autre allée et une autre ifenue du piston exciteront encore, des ondes semblables et semblablement disposées, cpii courront après les premières , et ainsi de suite. Alors une oreille qui serait placée quelque part dans le tuyau n'entendrait plus im son passager comme le bruit d'une explosion , mais un son continu plus on mrâis grave, plus ou moins fort et d'un timbre plus ou moins agréable.

27. 9e 1» ^Mvtt^ et de Pse«Iié des MB*. — La différence qui ensie entfé les sons graves et les sons aigus est si fi^appante pour nos organes, qu'elle doit certainement correspondre à quelque modification physique bien caractérisée dans l'air qui p<»te ces sons. Nous démontrerons plus tard^ 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 «on jnusical 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 qiM l'ofeille Immaine puisse distinguer; nous verrons aussi que deux ondes de même longueur donnent toujours Yunisson par-

eo LIVRE V. — ACOUSTIQUE.

fait, quelle que soit d'ailleurs l'intensité ou le timbre des sons qu'elles portent. Le rapport de gravité et d'acuité de deux sons est ce qu'on appelle le ton,

48. V 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 Fair a reçues du corps sonore et qui se transmettent de couche en couche jusqu'à nôtre organe. Une corde de basse peut être à l'unisson avec le bruit déchirant du clairon, c'est-à-di^ que les ondes sont de même longueur; mais l'air ébranlé dans U clairon accomplit des vibrations dont l'amphtude est beaucoup plus grande ; c'est là ce qui fait son intensité assourdissante.

29. Le timbre des sons est bien plus diflBcile à caractériser que le ton et l'intensité; les physiciens ne sont pas complétenient 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 changements de densité dans les différentes tranches d ai qui sont coiAprisès erttre 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 drcon-

stances (Fig. 5).

50. fômi les sona» ««el «ne soit Uur touj lemr Uatbre mm Umr InteKsIté M propagent dftiia Pair »yec 1» atème ^Ume. — Lorsque plusieurs observateurs écoutent un concert à diverses distances, ils entendent tous la même mesure et la même hannpnie. Ainsi, en se propageant au loin , tous les sons se succèdent dans le même ordre et aux mêmes intervalles ; ce qui suppose nécessairement qu'ils marchent avec la même vitesse ; car, si les sons graves, par exemple, prenaient l'avance sur les sons aigus, la mesure serait bientôt rompue , et ce qui serait une harmonie a 10 pas serait à 100 pas une insupportable cacophonie.