CHAPITRE XXI

valle de tçmps plus ou moins long le coup de ton^perre qui accompagna c^tte coipb^ns)i$pn desideux (électricités î c€| qui tiept à Ja props^gatiop succes-% s^ve des vibrations aériennes, à raison de 34o piètres par second^. Op aqra dope }a rnesM^e d§ la distance à laquelle on se trouve du nuag§ orageux , ep comptant autant de foi^ 34o mètres qu'il se sera écoulé de secqpdes entre Téclair ^t le coup de lonperre qpi le suit. Le nombre des ppl-» sation^ artérielles étant évalué à 70 par minute d^ns l'état de santé , on reconnaît que le parcours} du son daps l'intervalle de deux pulsations est de agp mètres, ce qui rend le calcul et l'expérience très-ifaciles k faire. On reconnaît ainsi qu'il faut près de i4 pulssifions pour correspondre à une lieue métrique. Si , eptre la détonation et l'éclair, il n'y a qu'up fort petit intervalle, on en conclura que le nuage orageui^ e^t voisin, et que l'on court quelque danger.

C'est de la ipéipe manière qu'on calcule la distance d'une batterie de canons, celle d'un vaisseau à un autre , ou d'un vaisseau à la côte. Il suffît qu'on puisse apercevoir la lumière des coups de canon, dont la vue coïncide avec l'instant de l'ini> f^ammatiqn de la poudre; autant il s'écoulera de secondes entre ce. moment et celui où l'on eptep-r dra le coup, autant de fois, il faudra compter 34q mètres pour la distance cherchée*

On aperçoit assez souvent des météores luipilàfiux qui s'allument instantanément dans l'air, et s'éteigneiiti en éclatant avec la même »ou4aineté.

Leur rupture est souvent accompagnée d'un bruit plus ou moins intense , mais qui suit toujours à différents intervalles le moment de Textinction. On conçoit qu'on puisse, par le moyen précédent, mesurer la distance du météore au moment où il disparait.

On tient compte de la propagation du son lorsqu'on mesure certaines profondeurs en y laissant tomber une pierre , et comptant le nombre de secondes écoulées depuis l'origine de la chute, jusqu'au moment où l'on entend le choc de la pierre contre le fond. Le bruit ne parvient à l'oreille qu'après un temps généralement très-court, il est vrai, mais qui n'est pas toujours à négliger. En appelant ,x la profondeur inconnue, et n le nombre de secondes écoulées, il faut diminuer n du temps nécessaire au son pour parcourir a;, savoir ^, ce qui, d'après la seconde loi de la pesanteur, n" 19, donne la relation a ^ = 9,8(^1 — ^)?... Soit n = &' . . . il vient, en résolvant celte équation du second degré, deux racines positives, savoir: j;= 27478 . . . et x'= 1 5a ; mais il est facile de l'econnaitre que le nombre 162 mètres satisfait seul à la question, en le mettant dans la formule 2^ = ^^*, où l'on a / = 5",5 environ, puisque 162 mètres sont parcourus en un peu moins d'une demi-seconde. , Propagmioa 291. La transmission du son s'exécute par onirvaix! dulations sphériques autour du point ébranlé, et l'intensité diminue par conséquent comme le carré ûe la distance augmente. Mais si l'on pré-

souterraine.

. CHAPITHE J^U 5

sente à rébranlement des canaux allonges qui lui permettent de se propager suivant leur axe, tout en circonscrivant par leurs parois le mouvement latéral, l'ébranlement se transporte tout d'ime pièce d'une extrémité à l'autre du canal, et il ar* rive, 1° que le son est perçu à la seconde extrémité avec une intensité à peu près égale à l'intensité originelle du son ; â"" que le mouvement se transmet, selon le prolongement du canal, à trâyers la masse atmosphérique extérieure, dans laquelle il se fait une sorte de trouée au profit du son, qui pénètre ainsi à une plus grande distance.

La première propriété peut être mise à protlt Téléphonie pour transmettre le son à de très-grandes distances, très^rapidement, et constituer une téléphonie souterraine. On sait qu'en parlant à voix basse à l'une des extrémités d'un tuyau de gSo mètres, "destiné à conduire les eaux de Paris , M. Biot se faisait entendre à l'autre extrémité aussi distinctement que s'il eût parlé à l'oreille de l'écouteur; la transmission des paroles avait lieu en moins de 3 secondes. Il est donc probable qu'en parlant à demi voix,. on se ferait entendre très- distinctement à une lieue en la secondes environ, et à 5 lieues en une minute. En fractionnant de 5 en 5 lieues une série de tuyaux convenablement disposés, on au^rait autant de stations téléplioniques, dont chacune transmettrait à la suivante toutes les phrases qu'elle recevrait; on pourrait ainsi adresser une demande à 3oo lieues, et en recevoir la réponse en moins de a heures et demie.

6 FHTSlQmS Và iCflOlf.

Télégraphie 292. Si Ton voulait que les phrases transmises

acoiutiqiie. *■ *■

le fussent sans que les agents intermédiaires en prissent connaissance, ainsi que cela a lieu pour les servants des signaux télégraphiques^ il suffirait d'employer y au lieu des mots articulés du langage, le système de téléphonie musicale proposé et appliqué même avec quelques succès à Pair libre. Trois à quatre gamnies représenteraient les aS lettres de Talphabet, et la transmission de^ phrases se ferait par une succession de notes correspondantes, qu'on écrirait en lettres à mesure que l'air joué arriverait à l'extrémité de là ligne. Ou bien , ce qui serait à plusieurs égards d'une exécution plus facile encore, on emploierait le système des chiffres conjugués, qu'on peut d'ailleurs appliquer à la télégraphie optique , électrD«magnétique ou toute autre. C'est une séméiographie très-générale et très-siniple, que ttous allons exposer ici, sans la rattacher particulièrement à l'acoustique.

Les vingl-cinq lettres de notre alphabet seraient partagées en cinq groupes de cinq lettres chacun, '• .12 8 4 5 comme on le voit dans le petit ;.'' : *: j j j tableau ci-contre. Chacune serait ïy"} l A f i désignée par deux chiffres, dont a....* i m n l'un indiquerait la ligne horizon- 5.!!!u V X y % taie à laquelle appartient la lettre en question, et l'autre la ligne verticale à laquelle elle appartient aussi; elle se trouverait donc à l'intersection des deux lignes énoncées, comme les produits de la table de Pythagore. Ainsi, la

lettre h àwail d^iignrfe J)a^ râJJpHlation » i . !i-3 J la lettre n serait. ; . 3-4* la lettre r. . . 4-5; la lettre y... 5-4. Rien n'est plus facile que d'écriJt-e et d'énoncer par ce moyen tiue phrase quel-» conque. Pat- exemple, la phrase, Arrêta taf^ faire. . . s'énoncerait i un - un , quatre - trois , quatre<-troisi tm-cinq^ quatre*cinq, un-cinq> «îîtiqJ cinq^ trois^deux, un-un, deux-uîi, déoxj-un, un* un, deux-quatre, quatre-trois, un-cinq. Du reste, on changerait à volonté la disposition des lettres du tableau , pour avoir chaque jour une clef dift férente;

293, Une application de la seconde propriété Poncvoix. nous est offerte par le porte^voixy dont on fait usage surtout à bord des navires.

Dans cet appareil, non-seulement l'air, poussé immédiatement par la bouche, est maintenu dans le tube, et lancé, pour ainsi dire, dans la direction de son axe, mais de plus, à cause de la forme conique de l'instrument, les ondes sphcriques qui tendent à se former en chaque point a de son intérieur se réfléchissent stir la paroi, et reviennent parallèlement à l'axe ; ce qui détermine un nonibre considérable d'impulsions dans le même sens , et par suite un ébranlement énergique dans la direction de l'axe du porte- voix.

Le cornet acoustique est la contre-partie du comet

,. . , , acoustique/

porte-voix; on peut dire que ce n est autre chose que ce dernier instrument réduit à de petites di-

8 PHTSIQUE EN ACTION.

mensions^ et appliqua à Toreille. Il est aisé de reconnaître qu'une masse d'air qui aurait pour largeur celle du pavillon du porte-voix^ se tasse dans son intërieur, et arrive au tympan de l'o* reille avec une densité proportionnelle au rétrécissement de la bouche du cornet. Il y a concèn^ tratioo de rayons sonores, comme il y concentra^ tion de lumière à travers les lentilles convexes.

294. Dans le porte-voix et le cornet acoustique, il y a réflexion du son contre les parois inclinées de ces instruments. La réflexion des ondes sonores est un phénomène très-général qui donne lieu à des applications importantes, parmi lesquelles nous signalerons particulièrement les résohnances et l'écho.

Écho. Lorsqu'une ondulation sonore rencontre un obstacle résistant, elle se réfléchit, comme tous les corps, en faisant l'angle de réflexion égal à l'angle d'incidence; il y a donc, à partir de l'obstacle, un mouvement sonore, qui succède au mouvement incident; et le second peut venir affecter l'oreille, après que le premier a déjà produit cet effet. Il en résultera donc un son semblable au premier, à l'intensité près, parce que le mouvement ondulatoire et la rencontre de l'obstacle détruisent une partie de la force vive. De plus , ce mouvement réfléchi peut heurter contre un second obstacle ou un plus grand nombre, et repasser néanmoins par l'oreille : l'organe sera donc autant de fois affecté; il y aura pour lui autant d^images du. son primitif, comme la ré-

GHAPITI^E XXI. 9

flexion multiple de la lumière sur mxï ceruin nombre de glaces donne lieu à plusieurs images visuelles d'un même objet. Une même ondulation sonore; peut se réfléchir successiçement sur plusieurs obstacles, en passant de l'un à l'autre; mais elle peut se réfléchir sur plusieurs obstacles à la fois. De là, Y écho et ses variétés.

Considérons d'abord un écho simple. On reconnaît facilement que cette perception ne saurait avoir lieu hors de certaines conditions de distance. L'expérience prouvant que deux sons successifs se confondent pour l'oreille quand il existe entre eux un intervalle moindre que f„ de seconde, il en résulte que deux sous ne sauraient être distincts l'un de l'autre, à moins que les deux points dont ils émaneraient simultanément ne soient éloignés l'un de l'autre, et en ligne droite avec l'oreille, d'au moins la dixième partie de 340 mètres. D'où il suit que l'obstacle qui fait écho ne saurait être distant de l'oreille de moins de 17 mètres, l'allée et le retour composant ainsi la somme de 34 mètres , qui correspond à ^ de seconde. Toutefois, un écho ne saurait être, vraiment distinct qu'à une distance beaucoup plus considérable. Supposons qu'entre le son et l'écho il s'écoule 3 secondes et demie, on en conclura que l'obstacle est dans une position telle que le double de sa distance à l'oreille est égal à 340 X 3,5= 1190 mètres; la distance du réflecteur sera donc SgS mètres.

Pour que Técho puisse reproduire une phrase

10 PHTSIQtJB ï* ACTION.

entiêi^êy il falit que le Whecteur soît iTort ëlôîgtié; câb Si le pï*ofaôncé de la phrase dure 4 secondes , par exemple, il fàiit que la 4^ seconde éoit terttiinéé avant que l'ëcho i*ende la première syllabe^ bliy ailtremènt, qiie le son mette 4 secondes aU ttiditis à aller et Venir ; ce qui suppose utie distance de jprès de 8oo mètres jusqu'au réflecteur, et dans ce cas Tintensité du son doit être tt^ès-faible. Lorsqu'il existé deux t'éflecteurs entre lesquels l'auditeut* se trouve {)lacé , il entendra lés mêmes sons répètes plusieurs fois à des intervalles égaux; telles étaient les deux tours de Verdun, qui répétaient jusqu'à iî fois le mot qu'elles se renvoyaient. En divisant par 12 la durée du phénomène en secondes, préalabletiiënt multipliée par 34o, on aurait eu la distancée qui séparait les deux tours.

Rësonnance. 295. Si la distancc des réflecteurs est moindre que 17 mètres, la répercussion fait coïncider les sons précédents avec les sons actuels; il y a aloi^s l'écho indistinct qui prend le nom de résorinance, et dont l'effet unique est de renforcer le sbri. Tout lé monde contiaît l'augmentation d'ititerisité qiie prend subitéiiient le bruit des traitis , lorsqu'ils passent sous les voûtes étroites des ponts qui relient les routes traversées par les râilà-roads. Tout le mohde sait aussi qu'on entend beaucoup mieux et très-distinctethent Jes paroles prononcées dans une grande salle, que si elles étaient proférées à l'air libre et à même distance. Admettons que les parois réfléchissantes ne soient pas

cHÀFiniB xa. H

éloignées -de jplus de i5 mètres par rà{i{)ort ati point d'où émane le son , ou plutôt de belui obcùpé par l'oreille de l'auditelir, il s'écoulera etitre sa perception directe, et sa perception par ré*flëxioti, moins d'un dixième de seconde; or, commit l'impression rebue par l'oreille a une du-* réé au moins égal^, il y aura ddtlc colncidaficë rigoureuse entre les deux impressions, et par codséqiietit l'intensité sera égale à leur âôitime. Des parois réfléchissantes renforceront donc IëI voix , et l'effet sera d'autant plus pronolicé qlie là reJ flexion se fera mieux dans la direction de l'ébran-k lemetit primitif. Une sphère dont le point sonore occuperait le centre serait la surface résonnante par excellence.

Les eticeintes hémi-cylindriques dans l'axe defe-» quelles se produit le sôh, offrent évidemment utie disposition favorable à la résonnance. Aussi estce la forme qu'on doilne aux théâtres, aux salleë des assemblées délibérantes , à celles où se don-i nent des cours publics. Mais il y a d'autres conditions que la forme, indispensables à l'effet qu'od se propose de produire. Il faut que l'enceinte présente une sUrface véritablement réfléchissante; fet telle ne serait pas celle dont le contour serait entrecoupé par des colonnes, comme on en voit dans certaines salles. Les draperies dont les miirs sont ijuelquefois couverts offrent Une surface très^ défavorable à la résonnance : d'iinfe part, cette matière mobile, et dépourvUe de réaction, étouffe pour ainsi dire le choc de l'àir qui tombe sur

elliptiqnes

on salénoîdes.

if PHYSiQOK EN ACTION.

elle; d'autre part surtout , les plis qui rident cette surface reçoivent Fébranlement sous une foule d'angles différents, et doivent éparpiller le mouvement réfléchi dans une foule de directions diverses, et véritablement désordonnées. Il faut donc éviter autant que possible ces deux circonstances, qui sont des causes d'assourdissement.

Voûte» Oi> sait que les foyers de l'ellipse jouissent, de cette propriété, qu'un mobile partant de l'un d'eux, et frappant la concavité de la courbe, se réfléchit à l'autre foyer. Si donc on construit quelque part des voûtes de forme ellipsoïdale, on pourra, en parlant très-bas à l'un des foyers, se faire entendre d'une oreille placée à l'autre foyer. Il existe, dit-on, quelques salles qui présentent ce mode de construction, et le phénomène qui en dérive. Mais on obtient un phénomène analogue avec les canaux anguleux des murailles, tels surtout que ceux que forment les nervures dont sont ornées les voûtes gothiques. Un son émis à l'une des extrémités d'un pareil canal se promène dans l'intérieur jusqu'à l'autre extrémité, sans altération considérable, et la transmission se fait jusqu'à un certain point comme dans un tube ; de sorte qu'on peut faire parvenir à l'un des bouts des paroles prononcées à voix basse à l'autre extrémité. Dans une simple gouttière formée de a planches, comme celles qui servent de conduits d'eau aux jardiniers, les battements d'une montre qu'on n'entendrait plus à

CflAPlTAE XXI.

I mètre dans les circonstances ordinaires , sont encore distingues nettement à lo ou la mètres.

La propagation facile des sons les moins intenses , au moyen de tuyaux , donne lieu à différents tours plus ou moins magiques. On fait des têtes parlantes, au moyen de tubes qui, passant sous le plancher, communiquent de la bouche de l'une aux oreilles de l'autre. Si une personne parle à voix basse dans l'oreille de l'une de ces têtes, une autre personne qui appliquera son oreille à la bouche de la seconde entendra ces paroles , et pourra répondre à la première par le même moyen. Mais si l'une des deux têtes étant dans la chambre voisine avec le compère, le premier opérateur fait à la sienne une question , mais à voix haute , et applique immédiatement son oreille devant la bouche de la tête magique , la réponse sera faite aussi à voix haute, et semblera sortir de celte bouche , dont l'inertie sera dissimulée par la position de l'écouteur.

296. Ce ne sont pas seulement les gaz qui sont le véhicule du son , il en est de même des liquides et des solides; dans ces derniers surtout le son se propage avec beaucoup moins d'altération et avec beaucoup plus de vitesse que dans l'air. Tout le monde sait que les plus petits coups, les plus légers frottements exercés à l'une des extrémités d'une longue poutre, sont perçus à peu près sans altération par une oreille placée à l'autre extrémité ; de plus, on a constaté que la vi- Propagation tesse de propagation dans le bois de sapin était les soUdes.

^8 fois plus grande que dans l'air. Ces deqx fail^ se coqçoiypï^^ ai^^n^ei^^ Up léger choc, ^^ercé dans le senq des fibres, est transporté tout d'une pièce p^r ces fibres à l'extrémité opposée ; là , l'air su- 1)H ^^ ébranlement fgal £| ceju^ qp'a ocç^sioppi^ le choc à l'autre boqt; l'organe devra donc e.^ être a^fTecté j|e I4 p[^éme manière. De plus, ce ipode de transport rend raison de la r^piditq <^ç la propagation. Quoi qu'il en soit, la coqducibilité des spliçjes pour le son rend raisop de plusieurs faits curieux, et trouve plusieurs appjic^^foqs ^liles.

On sait qu'en appliquant l'oreille sur le soj , cc^rf^ipes personnes douées d'une ouïe délicatç dislingue^^t des mouvements et des bruits médiocres à plusieurs kilomètres de distance. Cette faculté existe au plus haut degré che;^ certaines tribus sauvages. De ffi\i|?les bruits sou terrains sont, entendus de la niépie manière; l'oreille appliq^éç contre la surface du sol fait distinguer ^lans les sièges la présence de travailleurs qui exécutent des mines, ou d'autres galeries souterraines. On ejmploie néanmoins dans ce cas un moyen plus sûr ft^ plus commode, qui consiste à pJe^cer ^ terre w^ verre fçmpli d'eau. Le moindre mçuvemen( du sp\ Qççasionne des rides à la surface de l'eap du v^se, et aqçpse un travail souterra^i^ C'est un eff€;( d^ CQmpiiunicatiop. des mouye^ieat^ \^]iratpires.

Quoique Ym soit le yéhicule du son, i\ en altèïf^ çpj^dérablement Viptep^ité ^ d'^prèis la loi