DEUXIÈME PARTIE

Expériences sur la propagation des ondes.

i. M’étant proposé de faire des expériences sur la propagation des ondes, et d’en comparer les résultats avec ceux des formules données par M. Poisson dans son beau et savant mémoire sur la théorie des ondes (*) ; j’ai dû avant tout examiner jusqu’à quel point la manière de produire les ondes que cette théorie exige , pouvait être réellement pratiquée sans qu’aucune circonstance physique, étrangère aux considérations théoriques, pût rendre les expériences telles à ne pas pouvoir y être comparées. Cette théorie suppose que les ondes ont été produites par un corps de figure donnée, peu enfoncé dans le fluide , en sorte que la flèçhe du segment plongé soit très-petite par rapport aux dimensions de la section du corps à fleur d’eau. Cette condition étant remplie, et après avoir donné au fluide le temps de revenir au repos, on retire subitement et verticalement le corps, et l’on considère la propagation des ondes ainsi produites. La première condition, relative aux dimensions du segment plongé, est nécessaire pour qu’on puisse regarder comme appartenant

(*) Mémoires de l'Académie des Sciences de Paris, année 1816, pag. 71 et suiv.

toujours à la surface du liquide les molécules qui y étaient d'abord. L’autre condition, celle de laisser revenir le fluide au repos, et de retirer subitement le corps, est exigée pour que les ondes puissent être censées produites par la seule action de la gravité.

2. 11 est facile de remplir exactement la condition relative aux dimensions du segment plongé, et de rendre l’eau stagnante ayant de le retirer: on peut aussi imprimer au corps, en le retirant, une grande vitesse. Mais dans cette opération a lieu une circonstance qu’on ne saurait aucunement empêcher: elle consiste en ce qu’en retirant subitement le corps, ri se forme après lui une colonne liquide, qui le suit, et s’élève au-dessus du niveau beaucoup plus de ce que comporterait la seule action de la gravité; c’est-à-dire de ce qu’il arriverait, si au lieu du segment, il y eut à la surface du liquide une simple cavité, tout-à-fait égale au segment plongé, et qu’il fut possible de tenir l’eau dans cet état sans aucun moyen, et de l’abandonner ensuite à l’action de la pesanteur en vertu de laquelle elle viendrait occuper cette cavité. Deux causes concourent à élever la colonne d’eau au-delà de ce qui aurait lieu dans l’hypothèse de la cavité précédente. La première , qu’on ne peut détruire, est la pression de l’athmosphère sur la surface de l’eau qui environne le segment plongé. L’autre provient de l'adhésion des molécules du liquide entr’elles, et à la surface du corps. De ces deux causes, la pression de l’athmosphère est celle qui contribue le plus à h formation et à l'élévation de la colonne d’eau qui suit le

segment pendant qu’on le tire rapidement hors du liquide. La hauteur et le volume de cette colonne dépendent de la figure du segment plongé et principalement de la vitesse avec laquelle on le retire.

3 . L’élévation de la colonne d’eau dont on vient de parler, et la chûte de cette même colonne qui a lieu apFès, étant une circonstance très-importante dans la propagation des ondes produites de la manière qu’on a exposée, j ai ciu devoir, avant tout, faire, sur l’élévation de cette colonne, des expériences avec des corps divers, plus ou moins plongés. Les dimensions de la colonne d’eau que je note dans chaque expérience , ont été prises par approximation, et assez exactement pour l’objet dont il s’agît. La vitesse avec laquelle on retirait le corps, était la plus grande possible que pouvait imprimer un homme à sa main de bas en haut, en partant du repos et d’uue situation commode. Les corps employés sont des solides de bois, faits au tour et polis a leur surface.

1. èrc expérience. Avec un cône droit à base circulai!e , dont la hauteur était de 9 pouc.^Ugn. et ] e diamètre de la base de \. pouc io.^"' En plongeant ce cône par le'sommet à la profondeur de <)f ouc et en le tirant subitement hors du fluide , il s’est élevé , après lui, une colonne d’eau , de forme conique , de la hauteur de 5 pouces, et de 4 pouces d’épaisseur ou de diamètre à sa base , qui posait sur la surface de 1 eau du réservoir.

2. * expérience. Avec un paraboloïde de révolution dont la hauteur était de 4.^2.^ et le diamètre de la base de

8/ ouc i o. li s n ‘ En le plongeant par le sommet à la profondeur de 4et en le tirant avec vitesse hors de l’eau, il s’est élevé après ce corps , une colonne conique d’eau, unie , de la hauteur de 7 pouces , environ , le diamètre de sa base étant de 4 pouces, à-peu-près.

3 . e expérience. Avec un hémisphère, dont le diamètre était de 6 pouces. En l’enfonçant par le sommet à la profondeur de son rayon , à quelques lignes près , et en le tirant rapidement hors de l’eau, il s’est élevé, après lui, une colonne conique d’eau, unie, de la hauteur d’environ 8 pouces, et 5 pouces de diamètre à sa base. La figure i. ère se l'apporté à celte expérience.

4- e expérience- Avec l’hémisphère précédent. En l’cntonçant par le sommet de sorte que la flèche du segment plongé était seulement de 2 lignes et , et en le retirant ensuite avec vitesse, il s’est élevé, après l’hémisphère, une colonne conique d’eau de la hauteur d’environ 3 pouces.

5 . e expérience. Avec un hémisphère de 5 pouces de diamètre. En le plongeant par le sommet, à la profondeur du rayon , à-peu-près, et en le tirant rapidement hors de l’eau il s’est élevé après lui une colonne conique d’eau de la hauteur de 6 pouces, et de 4 pouces de diamètre à sa base.

6- e expérience. Avec l’hémisphère précédent. En l’enfonçant par le sommet, de sorte que la flèche du segment plongé était de 9 lignes , et le tirant avec vitesse hors de l’eau , il s’est élevé une colonne conique et unie d’eau, de la hauteur d’environ 5 pouces.

7. e expérience. Avec un segment d’un cylindre droit à base circulaire. Le segment était formé par un plan parallèle à l’axe du cylindre. Sa longueur était de 2 3 pouces , sa largeur , ou la corde de l’arc circulaire, de 11/° MC - 8. z ^% et sa flèche de 6 lignes. En plongeant ce segment de toute sa flèche , à-peu-près, de sorte que sa section à fleur d’eau était un parallélogramme rectangle dont le grand côté avait 2 3 pouces de longueur, et le petit côté ii pouces et 8 lignes, àpeu-près *, en le tirant ensuite avec vitesse hors de l’eau, il s’est élevé, après lui , à plus de 2 pieds de hauteur, une colonne d’eau, qui tenait toute la largeur et la longueur du segment. ( voyez la fig. 2,. e ).

De semblables résultats ont lieu en général pour tous les corps, même pour ceux dont la surface est très-lisse, ainsi que je m’en suis assuré en plongeant divers segmens d’un globe de laiton. Les dimensions de la colonne liquide dont il s’agit, sont moindres pour des cônes très-aigus, plongés par leur sommet, et elles augmentent à mesure que la surface du segment plongé approche d’être celle d’un plan, ou d’un disque, où ce phénomène a lieu dans sa plus-grande étendue, ce dont je me suis également assuré par l’expérience, et l’on a vu ci-dessus dans les expériences 4- e , 6. e et 7. e que des segmens, dont les flèches sont très-petites , et les surfaces plongées sont à-peu-près planes, *élévent des colonnes d’eau dont les dimensions sont très-considérables. Celte colonne qui suit le corps, se forme toujours et se développe dans toutes ses dimensions, lorsque le corps est tiré avec vitesse hors du

liquide, et qu’il n’est arrêté ou retardé dans son mouvement, qu’au-delà du terme où la colonne se détache naturellement du corps.

4. Après avoir reconnu ce qui a lieu par rapport à cette colonne d’eau, j’ai observé ce qui arrive, dans les mêmes circonstances, par rapport à la production et à la propagation des ondes. J’ai reconnu que le segment du corps étant plonge dans 1 eau , et le tout étant à l’état du repos, c’est a l’instant même qu’on commence à tirer le corps hors de l’eau, que les premières ondes se produisent et se propagent à la surface du liquide. Ces ondes sont suivies par d’autres successivement, et pendant qu’elles se forment, et se succèdent les unes aux autres, la colonne liquide < 51 evëe par le corps, tombe à l’endroit même, où était plongé le corps, et devient ' par sa chute, une nouvelle cause de production d’ondes » dont 1 effet se mele et se confond avec celui de l’ébranlement primitif produit à l'instant qu’on a retiré le corps. D’après cela ou voit que les premières ondes sont tout-à-fait indépendantes de l’effet produit par la chute de la colonne'liquide dont il s’agit, en comptant parmi ces ondes toutes celles qui se forment et se propagent avant la chùte de cette colonne. Le temps qui passe depuis l’instant qu’on retire le corps, et celui où la colonne d’eau élevée commence à tomber , est plus ou moins long selon la hauteur et la figure de celte même colonne. Des fois elle se brise, s'éparpille et tombe par pièces détachées.