CHRONOGRAPHES

Un même chronographe peut donner, à volonté, différents nombres de vibrations par seconde; il faut alors prendre comme interrupteur, des diapasons du nombre que l’on veut obtenir et régler le chronographe à l’unisson de l’interrupteur employé.

Enfin, avec ùn même interrupteur, on peut donner au chronographe des nombres de vibrations qui varient du simple au double. Ainsi, avec un diapason de 100, on peut faire vibrer le chronographe deux cents fois par seconde ; il suffit pour cela d’accorder le style à l’octave aiguë du diapason.

L’inscription continue du temps, au moyen de vibrations d’une fréquence connue, est si exacte et si commode que, même avec l’emploi des régulateurs du mouvement, on recourt encore à l’inscription chronographique toutes les fois qu’il faut mesurer des

Fig. 240. Un chronographe et un tambour à levier disposés pour écrire simultanément.

durées très-courtes. Il suffît alors de compter sur le tracé combien, entre les signaux qui annoncent le début et la fin du phénomène, sont inscrites de vibrations dont chacune représente 1/10, 1/100 ou 1/1000 de seconde. Dans certains cas, on peut rendre lisible la durée qui correspond à 1/25000 de seconde.

La figure 239 est destinée à expliquer la théorie du chronographe; l’instrument qu’elle représente, avec son manche tenu à la main, ne serait pas un bon inscripteur des courtes durées, car la main peut se déplacer, soit en avant, soit en arrière, et donner une fausse position aux vibrations qu’elle trace à un moment donné. Le chronographe doit donc être fixé dans une position invariable par rapport au cylindre sur lequel il écrit; la disposition que j’ai adoptée est représentée figure 240. Un chronographe et un tambour à levier sont placés l’un à côté de l’autre, pour montrer que les deux instruments s’adaptent à un même support au

moyen de viroles semblables et de vis de serrage. On voit que dans cette position, le style du chronographe et la pointe du levier du tambour se trouvent sur une môme ligne, ce qui amène une coïncidence parfaite entre les indications de l’un et de l’autre instrument.

Chronographe à inscriptions intermittentes.

11 arrive parfois que le phénomène dont on veut mesurer la durée ne se produit qu’à un certain instant et qu’il n’y a pas intérêt à inscrire les vibrations du chronographe longtemps avant cet instant. Dans ces cas, il est avantageux de se servir d’un chrono-

Fig. 241. Chronographe à inscriptions intermittentes.

graphe qui vibre d’une façon permanente, mais dont la pointe ne s’approche du cylindre qu’à un moment donné.

La figure 241 montre la disposition qui donne ce résultat. Un chronographe vibre au voisinage d’un cylindre enfumé; il est porté par une pièce basculante qui, sous l’action d’un électro-aimant E, provoque le contact de la pointe vibrante et du papier. Dans celte ligure, le chronographe présente une forme particulière que je ne lui donne plus, mais le principe de l’appareil peut être employé avec avantage toutes les fois qu’on voudra ne faire agir l’instrument qu’à un instant donné.

GHRONOGRAPHES.

Établissement du synchronisme entre deux, points éloignés

l'un de l'autre.

Sur le trajet d’un même circuit électrique, plaçons deux chronographes : ils vibreront tous deux d’une manière parfaitement synchrone, d’après laquelle il sera facile de déterminer les rapports de succession des deux phénomènes se passant chacun en un des points où se trouve l’un des chronographes. La détermination des différences de latitude entre deux points du globe es un problème de ce genre.

Pour prouver le parfait synchronisme du mouvement des deux chronographes, considérons chacun d’eux pendant qu’il vibre; nous voyons que son style décrit une oscillation dont les limites sont constituées par deux images divergentes formant une sorte de Y. Or, si nous prenons les deux chronographes en les tenant perpendiculaires l’un à l’autre, comme dans la ligure 242, nous ver-

Fig. 242. Deux chronograpl es en vibration scus l’iniluence d’un même diapason interrupteur, les styles vibrent tous deux dans le même espace sans se rencontrer jamais.

rons que les deux Y peuvent être amenés à se pénétrer l’un l’autre sans qu’il se produise de choc entre les deux styles; cela prouve que les deux mouvements sont parfaitement synchrones.

Quand on éclaire vivement un chronographe et qu’on imprime à cet instrument un mouvement de translation, suivant le plan dans lequel il vibre, on voit les images du style se dissocier et donner l’apparence d’une série de styles immobiles (fig. 243), disposés les uns à la suite des autres, sur le trajet parcouru par l’instrument, et d’autant plus écartés les uns des autres que la translation a été plus rapide.

Soit un style qui vibre cent fois par seconde et qui subisse un mouvement de translation uniforme d’un mètre par seconde, on verra une série d’images semblables à celles qui sont représentées à gauche (fig. 243), et l’écartement de ces images sera de 1 cen¬

timètre. Au commencement et à la fin du mouvement., les images seront plus rapprochées les unes des autres, parce qu’alors le mouvement a moins de vitesse.

La théorie du, phénomène est la suivante.

Dans la translation du chronographe, le mouvement communiqué au style de l’instrument s’ajoute à celui qui résulte de sa

vibration même, quand ces deux mouvements sont de même sens ; la translation du style est alors trop rapide pour qu’il ait le temps d’impressionner notre œil d’une manière sensible. Mais, chaque fois, la période inverse de la vibration du style lui donne un mouvement de sens contraire à celui delà translation; ces deux mouvements se retranchent l’un de l’autre, d’où il résulte une période d’immobilité passagère pendant laquelle le style apparaît distinctement. Cette période se produit une fois à chaque vibration, c’est-à-dire à chaque centième de seconde. Or, il est clair que si un mètre est parcouru en une seconde avec une vitesse uniforme, cent images du style apparaîtront sur cette longueur d’un mètre, et ces images seront équidistantes, c’est-à-dire situées à un centimètre les unes des autres.

Quand la translation est moins rapide, les images sont pour ainsi dire géminées comme au milieu de la figure 243. Un mouvement plus lent enco’re rapprochant ces images jumelles donnera

SIGNAUX ÉLECTRIQUES

le groupe de droite. Il n’est pas nécessaire de développer longuement la manière dont s’engendrent ces différentes figures, qui résultent de la combinaison d’un mouvement alternatif avec un mouvement rectiligne.

L’emploi de cette méthode optique est commode parfois, pour juger la vitesse de certains mouvements qui s’exécutent dans la locomotion. Si l’on substituait une lumière électrique, celle d’un tube de Gessler, par exemple, au style vibrant du chronographe, on obtiendrait, dans l’obscurité, de belles images qui permettraient peut-être d’analyser certains mouvements inaccessibles à d’autres méthodes.

Des signaux électriques.

11 y a bien longtemps déjà que les expérimentateurs emploient des appareils électro-magnétiques pour pointer ou tracer l’instant où se produisent les phénomènes. Il serait difficile de retrouver l’auteur qui le premier a employé ce genre de signaux dont l’introduction a constitué un progrès immense. Mais, à mesure que l’expérimentation devint plus délicate, on s’aperçut que ces instruments, qui semblaient agir d’une manière instantanée, présentaient en réalité un retard appréciable et pouvaient donner lieu à de légères erreurs dans l’estimation du temps.

Bien que l’électricité puisse être considérée comme traversant instantanément un fil d’une longueur énorme, il ne faut pas croire que les effets moteurs qu’elle produit et qu’on nomme électromagnétiques présentent cette instantanéité. Comme toutes les autres forces, l’électricité ne produit le déplacement d’une masse qu’en lui imprimant un mouvement accéléré1, dont le début présente une grande lenteur; en outre, l’attraction magnétique se prolonge sensiblement après la fin du courant, ce qui fait qu’un signal électro-magnétique tend à exagérer la durée apparente des phénomènes.

Marcel Deprèz s’est attaché à combattre les deux influences qui altèrent les indications des signaux électro-magnéliques, c’est-à-

1. La forme de cetle accélération doit du reste être fort complexe, car la force d'attraction électro-magnétique s’accroît à mesure que la distance entre les corps attirés diminue.

dire l’inerlie de l’armature et la durée des phases d’aimanlalion el de désaimantation1.

Soient (fig. 244) deux bobines électro-magnétiques qui, au moment où le courant passe, attirent le fer doux placé au-dessus

Fig. 244. Figure théorique du signal électrique de Deprèz.

d’elles, et abaissent le style écrivant, de manière à tracer la ligne horizontale inférieure j dès que le courant sera rompu, un ressort

I. L’auteur commence par faire ressortir les imperfections de certains signaux électriques : ceux qu'on obtient, par exemple, au moyen de l’élcctrolyse, quand une électrode métallique, frottant sur un papier humide et imprégné de certaines solutions salines. laisse une trace colorée des instants où un courant électrique a passé. Ces signaux >< nt incapables c!e marquer avec exactitude le début et surtout la fin d’un phénomène, . cause des traces vagues el diffuses qu’ils laissent sur le papier.

lin balistique, on doit obtenir, sur un cylindre qui tourne avec une rapidité extrême, le signal des instants où le projectile passe au travers d’une série de cibles plus ou moins éloignées les unes des autres. On s’est servi jusqu’ici, pour signaler ces passi gc s, de l’étincelle de fortes bobines d’induction que l’on faisait éclater entre une j ointe métallique et un cylindre argenté recouvert de noir de fumée. Cette étincelle, piovcquée à chaque passage du projectile à travers une cible où il coupe les fils d’un circuit de pile, n'éclate pas suivant la normale entre la pointe et le cylindre, mais se c!cmc en divers sens, suivant le chemin où elle trouve la meilleure conduclibilité'dans la ] dite cou lie d’air qu’elle doit traverser. Môme dans les cas où la pointe métallique touche le cylindre et frotte constamment sur sa surface, on n’est pas à l’abri de ces déviations. ( Journal de physique théorique et appliquée, t. IV, n° 38, p. 39.)

Ajoutons que l’étincelle d’une machine d’induction n’est pas simple, ainsi que l’a montré Nyland par le procédé de Dondcrs (voyez Archives Néerlandaises, t. V, p. 292), c t que, sur la surface du cylindre, se trouve souvent une série de traces multiples qui gênent l’estimation précise de l’instant du signal.

SIGNAUX^ ÉLECTRIQUES. 473

antagoniste relèvera le levier qui tracera la ligne supérieure jusqu’à la prochaine clôture du courant de pile. Ces alternatives d’élévation et d’abaissement de la ligne tracée semblent se traduire par des ascensions verticales, si l’on recueille les signaux sur un papier animé d’une translation peu rapide, un ou deux centimètres par seconde. Mais si la vitesse de translation est grande,

Fig. 245. En haut, la ligne du signal électrique; l'ascension du tracé est le signal de désaimantation ou de rupture du courant. — Au-dessous, tracé du diapason à transmission par l'air : 10 vibrations doubles. (Tracés recueillis sur un axe rapide.)

En bas, même signal et même tracé chronographique recueillis sur un axe plus lent.

comme dans les cas où on emploie un cylindre à rotation rapide, on constate que le passage du style d’une position à l’autre se fait lentement.

Outre que ce signal met à s’accomplir un temps appréciable, il retarde sur le moment de la clôture ou de la rupture du courant. Ce retard, il faut le connaître pour estimer le véritable instant du début ou de la fin d’un phénomène; de plus, il importe de le réduire autant que possible, afin de multiplier le nombre de signaux que l’appareil peut exécuter en un temps donné.

Dans le cas où les signaux devraient se suivre à très-court intervalle, il faut abréger la durée des périodes de désaimantation et de réaimantalion dans les appareils. C’est ce que Deprèz a réussi à obtenir en perfectionnant les appareils électro-magnétiques. Ce savant a réduit à 4^ de seconde la durée de la désaimantation et du mouvement qui l’accompagne; il a î-éduit seulement à ^ de seconde celle de la réaimantation, de sorte que ses appareils peuvent donner de 400 à 450 signaux différents en une seconde, avec un seul élément de Bunsen1. En plaçant dans un

1. Pour arriver à une grande rapidité dans les signaux, l'auteur diminue considérablement la masse du fer doux qui sera soumis à la traction de l'olectro-aimant, il donne

circuit dérivé sur le courant de la pile une bobine munie d’un fer doux, Deprèz abrège encore la durée des signaux1; il en peut obtenir de 700 à 800 par seconde.

Les signaux électriques de Deprèz doivent, pour s’appliquer aux usages physiologiques, présenter la même longueur et la même dimension que les autres appareils inscripteurs. La figure 209, page 395, montre un signal de Deprèz, disposé à côté d’un tambour à levier; les deux appareils sont de même longueur, de sorte que leurs indications peuvent s’écrire simultanément et concorder d’une manière parfaite.

Une disposition assez utile pour régler la position de la pointe d’un signal électrique et pour l’amener rigoureusement dans la même verticale que les autres instruments, consiste à remplacer la tige à longueur lixe qui, dans la figure, porte le signal et l’unit à la virole, par une tige à longueur variable contenant une crémaillère qui avance ou recule au moyen d’un bouton de réglage.

Lorsqu’on dispose d’une place suffisante pour installer un appareil un peu plus volumineux, on peut recourir à la disposition représentée figure 246, dans laquelle un fil de caoutchouc C, enroulé sur un treuil T et s’attachant à un petit crochet qui fait partie de l’armature, lutte avec plus ou moins de force contre l’attraction des électro-aimants.

D’autre part, au moyen de la vis Y, qui porte un petit disque K contre la face inférieure duquel s’appuie l’armature, on règle la distance qui sépare celle-ci du fer doux et conséquemment la force d’attraction magnétique.

La vis D sert à maintenir ce signal sur un support. Le style oP trace les mouvements de l’armature A sur l’axe o o' de laquelle il est placé.

Il est d’une grande importance, pour donner à un signal lasen-

aussi une légèreté extrême au style, à toutes les pièces enfin qui doivent être animées de vitesse. D’autre part, il donne une force considérable au ressort qui doit produire l’arrachement de l’armature au moment de la désaimantai ion. Ce ressort exerce une traction d’environ deux cents grammes sur une armature qui ne pèse que 120 milligrammes; il s’ensuit que la vitesse avec laquelle le signal de désaimantation se produit est extrêmement grande. (La vitesse du style, au bout d’un millimètre de parcours, serait de 10 mètres par seconde.)

1. Il se produit alors, aux moments de la rupture et de la clôture du courant de pile, des extra-courants qui favorisent la désaimantation et surtout donnent à l’aimantation, une rapidité considérable; on peut ainsi augmenter la rapidité des signaux.

SIGNAUX ÉLECTRIQUES

sibilité convenable, de pouvoir régler la force attractive de 1 'électro-aimant, ce qui se fait au moyen de la vis de réglage, par laquelle, on modifie la distance qui sépare l’armature des fers doux. Il faut, d’autre part, régler l’effort d’arrachement qui devra

Fig. 246. Signal à treuil pour graduer la tension du ressort.

détacher l’armature du fer doux à la fin de la période d’attraction et lutter contre le magnétisme rémanent.

L’aimantation et la désaimantation varient dans leurs durées, suivant la nature du courant employé, la distance qui sépare l’armature du fer doux, le diamètre du fil des bobines, la qualité de 1er employé, etc. De sorte qu’il faut, de toute nécessité, recourir au tâtonnement pour régler et amener à une valeur connue les retards d’aimantation et de désaimantation. Avant tout, il faut savoir déterminer la valeur de ces retards; c’est le sujet qui va nous occuper.

Retard des signaux électriques.

Helmholtz a imaginé une méthode qui permet d’estimer, avec une précision extrême, le retard d’un signal électrique. A cet effet, il faut, sur le cylindre, déterminer la position où le signal aurait lieu s’il n’y avait pas de retard, et la comparer à celle que le signal occupe réellement. On dispose l’expérience de telle sorte que le

cylindre lui-même, à un certain moment de sa rotation, rompe ou ferme le courant électrique qui provoque le signal.

Dans une première expérience, on fait tourner le cylindre avec une lenteur extrême au moment où va se produire le signal électrique. Dès lors, la vitesse du cylindre pouvant être considérée comme nulle, le signal ne subira aucun déplacement. Dans une autre expérience, on donne au cylindre son mouvement rotatif et l’on fait inscrire le signal. Le tracé, dans ce deuxième cas, se trouve inscrit un peu plus loin que la première fois, ce qui tient à ce que, depuis le moment où la rupture du courant de pile s’est faite, jusqu’à celui où le signal s’est écrit, le cylindre a tourné d’une certaine quantité. Cette quantité, mesurée au chronographe, donne exactement le retard du signal.

Marcel Deprèz a déterminé, par la même méthode, le retard d’aimantation et le retard de désaimantation de ses appareils à signaux électriques. Pour cela, il a incrusté dans l’un des fonds du cylindre tournant un secteur de caoutchouc durci. Deux frotteurs métalliques, en contact avec le fond du cylindre, ferment le courant tant qu’ils louchent les parties métalliques ; le courant est rompu quand le secteur isolant passe au-dessous d’eux. Après avoir déterminé, sans vitesse, la position des signaux de clôture et

Fig. 247. Tracé supérieur, chronographe de 400 vibrations simples; les chiffres l, 2, 3, 4 marquent les temps correspondant à t/400 de seconde. — Ligne 1, R, instant de la rupture du courant de pile. La courbe qui partant de la ligne inférieure, s'élève obliquement à la ligne supérieure, est le mouvement du style au moment où la désaimantation se produit. La durée du retard mesuré sur le chronographe dépasse 1/500 de seconde; c’est le retard de désaimantation. C, clôture du courant de pile : le moment où la ligne supérieure redescend au contact de l'inférieure correspond au signal d’aimantation ; son retard est de 1/200 de seconde environ. — Lignes 2 et 3. Diminution graduelle des retards de désaimantation et d’aimantation.

de rupture du courant, on cherche la position nouvelle de ces signaux quand le cylindre a toute sa vitesse.

SIGNAUX ÉLECTRIQUES

Dans ces déterminations, Deprèz a trouvé (fig. 247) des retards plus ou moins grands, dont il pouvait faire varier la durée; dans certains cas, le signal de clôture du courant retardait de (retard d’aimantation), tandis que le signal de rupture retardait de (retard de désaimantation).

Tout récemment, ce savant a réussi à construire des appareils capables de donner 1500 signaux doubles par seconde avec possibilité de fournir 3000 signaux si l’on utilisait séparément la clôture et la rupture du circuit de pile.

Uniformisation d’une série de signaux électriques.

Presque toujours l’estimation du temps a pour but de déterminer des relations, des durées, des successions, de telle sorte que si plusieurs signaux sont employés à la fois, chacun signalant un acte particulier, les rapports de succession de ces actes entre eux ne seraient pas altérés quand même chaque signal retarderait d’une quantité notable, pourvu que tous ces retards fussentégaux entre eux. Il y a donc grand intérêt à uniformiser les retards d’aimantation et de désaimantation dans les appareils qui doivent être employés d’une manière simultanée.

Une série de signaux électro-magnétiques construits simultanément en employant le même fer, le même fil conducteur, en donnant les mêmes dimensions à toutes les pièces, ont beaucoup de chancespour avoir la même fonction. L’aimantation se fera avec la même vitesse dans tous ces appareils, et le mouvement du style, à chaque clôture du courant, sera synchrone, pourvu qu’au moyen de la vis de réglage on ait amené toutes les armatures à la même distance des fers doux. La méthode de Helmholtz, ci-dessus décrite, pour mesurer les retards des signaux, permet de les comparer entre eux et de les uniformiser au besoin à l’aide de la vis de réglage. Si un instrument retarde plus que les autres, il faut, au moyen de la vis, diminuer la distance qui sépare l’armature des fers doux, ce qui augmente l’intensité de l’attraction et hâte le mouvement du style.

Quant au retard de désaimantation, il dépend de deux facteurs : la plus ou moins longue durée de la décroissance magnétique et la plus ou moins grande énergie du ressort tracteur qui doit détacher l’armature des fers doux. Nous venons de voir que d’après

leur construction même, tous les appareils ont très-probablement les mêmes qualités électro-magnétiques; il reste donc à assurer l’uniformité parfaite des ressorts de traclion.

Deprèz emploie à cet effet un procédé fort ingénieux, qui peut trouver des applications de toute espèce, chaque fois qu’il y aura lieu d’uniformiser l’action de plusieurs ressorts : il prend comme ressort tracteur des fils de caoutchouc un peu longs auxquels il suspend des poids égaux. Quand les fils ont subi leur allongement et que les poids sont en équilibre avec la force élastique du caoutchouc tendu, on peut fixer les fils dans leur position et enlever les poids tenseurs; on est sûr que chaque fil exerce la même traction que les autres, et cette traction correspond au poids commun qui avait servi à les tendre tous. En général, on se sert d’un seul poids avec lequel on tend successivement tous les ressorts de caoutchouc.

Retard des signaux à air.

Ce retard est proportionnel à la longueur et à l’étroitesse des tubes employés. Quant à l’élasticité des tubes, elle est négligeable, car la pression de l’air nécessaire à la transmission des signaux est trop faible pour mettre en jeu cette élasticité.

Pour mesurer la vitesse de transmission du mouvement de l’air

Fig. 248. Retard des signaux à air.

dans les tubes, on prend l’appareil décrit figure 54, page 126, et on place sur un même support les deux tambours à levier, tous deux munis de styles dont les pointes sont disposées bien verticalement