CHAP. I. ~ PRODUCTION DU SON

a troisième tranche en avant de a^ et le repos ga^e la troiième tranche en avant du piston, etc. , etc. ; de telle sorte qu'à a fin de la deuxième seconde Tair est en repos de « en a , et il st agité de a en & ; la longueur ab est égale à sa^ et , de plus , es compressions et les vitesses depuis a jusqu'en b sont exactenent ce qu'elles étaient de ^ en a. Ainsi, l'ondulation s'avance t se transporte , en quelque sorte , tout d'une pièce en conserint sa longueur et tous ses caractères ; à la fin de la troisième ^eeomie , elle serait en bcj à la fin de la quatrième en cd^ etc.

L'onde dans laquelle toutes les tranches sont comprimées , et tomes les vitesses impulsiçesy s'appelle onde condensée ou quelquefois orule condensante.

Mais il est facile de voir que des phénomènes inverses se sont léveloppés à gauche du piston p pendant qu'il s*est transporté SB s. En effet, un espace plus grand a été offert à la colonne fair, la première tranche s'est précipitée à la suite du piston en m raréfianiy la deuxième tranche s'est précipitée pour suivre la première et prendre sa place, etc., etc.; et après la première se^ 9ondej quand le piston s'arrête en j, la raréfaction s*est fait lentir jusqu'en a'. L'onde qui en résulte s'appelle onde raréfiée^ on bien onde raréfiante; sa longueur est exactement la même 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 apulsii^es ^ c'est-à-dire dirigées vers le Dentre de l'ébranlement. Cette onde raréfiée se propage aussi, le proche en proche, dans toute l'étendue de la colonne d'air, m conservant partout la même longueur et la même succession de vitesses et de raréfactions.

Ces conndérations nous laissent entrevoir, dès à présent, les principes sur lesquek repose le phénomène de l'audition ; car, û nous imaginons dans quelque point du tuyau une tranche queleonque h (Fig. 2), nous pouvons remarquer qu'elle éprouve successivement toutes les modifications qui constituent l'onde sa^ puisqu'elle devient tour à tour, la première, la deuxième, la troiâème,...) et la dernière tranche de cette onde. Et si dans cette tranche non» imaginons une petite membrane très-délicate et tiès^lastique, il est évident qu'elle devra recevoir dans leur ordbe toutes les impulsions qui sont successivement données aux laolécules d'air; or, c'est là précisément ce qui arrive à la mem^ irane du tympan qui termine le conduit dont le pavillon de

l*oreilIe est répauouissement. On conçoit donc que cette mem*braue, dont la mobilité égale celle de Tair, puisse recevoir et compter en quelque sorte toutes les modifications des différentes tranclies de Tonde sonore.

Si le piston, après s* être arrêté en s pendant un instant imper* ceptible, revient dans sa position piîmitive p en repassant par les mêmes vitesses , on voit qu'il excitera derrièi*e lui, à droite 00 j, une onde raréfiée toute pareille à celle qu il avait excitée à gauche pendant ^on allée , et que cette onde se mettra à la suite de la première onde condensée , de telle sorte qu'à la fin de la deuxième seconde^ Tonde condensée sera entre a et i, et Tonde raréfiée entre a el s. De Tautre coté, au c*ontraire, Tonde raréfiée sera de a en b* et Tonde condensée de a en s^ puis une autre allée et une autre venue du piston exciteront encore des ondes seml>lables 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 coiUùui plus oa moins gi*ave , plus on moins fort et d*un timbre plus ou moins agréable.

27. De lA sravUé et de TacMiié des smm. — La difiërenoecpn existe entre les sons graves et les sons aigus est si firappante pour nos orgaues, qu*elle doit certûnement ccHrespoodite à quelque modification physique bien caractérisée dans Tair qui porte ces sons. Nous démontrerons plus tard , par des obsteEva^ tions directes, que le son le plus grave du jeu d'orgue a une longueur d'onde de 32 pieds, et que le son muûcal le plus aigu n'a qu'une longueur de 18 lignes environ; encore ces deui^ U«* mites ne comprennent pas tous les sons et toutes les nuances que Toreille humaine puisse distinguer; nous verrons aussi. que deux ondes de même longueur donnent toujours ïunisson parfiiit, quelle que soit d'ailleurs l'intensité ou le timbre dea fions qu'elles portent. Le rapport de gravité et d'acuité de deux ^ttns est ce qu'on appelle le ton.

28. U intensité du son ne peut pas dépendre de la longueur des ondes , elle dépend seulement des con^ire&sions pUu^ ou moins fortes et des vitesses plus ou moins grande que Tair a reçues du corps sonore et qui se transmettent de couclie ett couche jusqu'à notre organe. Une corde de basse peut êtpe k Tunisson avec le bruit déchirant du clairon , c'est-àrdire que les

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ondes sont de même longueur; mais Tair ébranlé dans le clairon accomplit des vibrations dont Tamplitude est beaucoup plus grande; c'est là ce qui fait son intensité assourdissante.

S9. Le twibre des sons est bien plus difficile à caractériser que le ton et l'intensité ; les physiciens ne sont pas complètement d'acoord sur ce point; mais il parait bien probable que le timbre dépend de Tordre dans lequel se succèdent les vitesses et les changements de densité dans les différentes tranches d*iiîr qui sont comprises entre les deux extrémités de l'onde, et qu'il dépend aussi de ce que les portions condensées et raréfiées de Tonde peuvent être dissymétriques dans une foule de circonstances (FiG. 5).

30. Tmw le« sons, quel qme soit lewr ton, le«r timbre o« le«r ImÊmmmité » se prsp«|pe»t dmas Vmlr avec la aiéaie vite— .— Lorsr que plusieurs observateurs écoutent im concert à diverses distances, ils entendent tous la même mesure et la même harmonie. 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 Tavanoe sur les sons aigus , la mesure serait bientôt rompue , et ce qui serait une harmonie à 10 pas serait à 100 pas une insupportable cacophonie.

31 . I^a vitesse da son dans l*air est de 94% mètres par se» eeada, A»f •* .< — On a Eût de nombreuses expériences en différents lieux de la terre , pour déterminer avec exactitude la vitesse du son. Nous . nous bornerons à exposer seulement celles qui ont été faites près de Paris, en 1822, par le Bureau des Longitudes.

Les deux stations que Ton avait clioisies étaient Villejuif et Montlhéry. A Villejuif, le capitaine Boscary fit disposer, sur un point ékvé, une pièce de six avec des gargousses de deux et de trois livres de poudre. Les observateurs placés autour de la pièce étaient MM. de Prony, Arago et Mathieu. A Montlhéry, le capitaine Pernetty fit disposer une pièce de même calibre, avec des gaqj[ousses de même poids; les observateurs étaient MM. de Humboldt, Gay-Lussac et Bouvard. Les expériences furent faites de nuit et commemeèrent à onze heures du soir, le 21 et le 22 juin 1822. De Villejuif, on apercevait le feu de Texplosion de Montlhéry, et uice versa; le ciel était serein et Tair à peu près calme.

Les chronomètres étant bien réglés , il avait élé convenu

6e uns V. — AGODSnQUB.

que chaque station tirerait 12 coups à 10' les uns des autres, et que h station de Montlhérj conunencerait 5' avant celle de ^lllejuif ; de tdie sorte qu'un obsenrateur qui aurait été placé juste au milieu de la ligne des deux canons, aurait entendu de h' en 5' des coups croisés ou réciproques ^ le premier Tenant de Montlhéiy, le deuxième de Villejuif , le troisième de Mont- Ihénr, etc. Ces coups réciproques étaient le seul moyen de dé- CMnrrir si le son emploie le même temps pour parcourir le même espace dans les deux directions opposées.

Les obsenrateurs de Villejuif entendirent parfaitement tous les ODops de Blontlhéiy; diacun d'eux notait sur son cfaronomctre le temps qui s'écoulait entre Vapparition de la lumière et rarrirée du son ; la plus grande différence que Ton troure entre les trois résultats correspondant à une obserration ne s^élère pas à plus de 0',4 , et entre les douze obserrations la différence des moyennes ne dépasse pas 0',3; le temps le plus long est 55', le plus court 54%7, moyenne 54*,84.

A Mondhéry, on ne put entendre que sept des douze coups tirés à Villejuif. Cependant les résultats sont assez concordants : le temps le plus long est 54', 9, le plus court 53' ,9 , et le temps moyen de 54',43.

Ainsi, on peut prendre 54',6 pour le temps moyen que le son mettait à passer d'une station à l'autre.

Restait à mesurer exactement rintenralle des deux stations ; M. Arago (ut chargé de ce soin, et, en s'appuyant sur la triangulation de la méridienne , il trouva que les deux canons étaient à une distance de 9549,6 toises.

En divisant cette longueur par 54',6, durée moyenne de propagation, Ton trouve 174,9 toises ou 340^,88, pour Tespace que le son a parcouru en l' dans la nuit du 21 juin 1822; la température était de 16* centigrades; le baromètre marquait à Villejuif 756*",5, et l'hygromètre 78*.

Ainsi, à 16* la vitesse du son est de 340*,88.

En réduisant, par le calcul que nous verrons plus loin, cette vitesse à ce qu'elle serait pour 10* , on trouve 339 mètres, et pour la température 0* on trouve 332 mètres.

UTRS V. — ACOUSTIQUE. <1