Epreuves de la combinai
Fig. 2
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surtout employée, lorsqu'il s’agit de comparer deux sons entre eux, sous le rapport de leur hauteur.
. Par exemple, on peut fixer sur un diapason le style qui trace les lignes sinueuses, et sur un second diapason la lame recouverte de noir de fumée où ces lignes sont tracées. Faisant ensuite vibrer simultanément les deux diapasons, la ligne sinueuse qu'on obtiendra sera évidemment le résultat de la combinaison de deux mouvements vibratoires, parallèles si les deux diapasons vibrent dans le même sens, rectangulaires, s'ils sont placés à angle droit.
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— Mouvements vibratoires rONbEEUER Er
Les figures 26 et 27 sont le fac-simile d'épreuves
obtenues par ces deux combinaisons pour divers intervalles musicaux. Nous v reviendrons plus loin,
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à | LES VIBRATIONS SONORES 193 v ;
$ 3. — Les ondes sonores aériennes.
Nous venons de voir comment les vibrations des corps sonores peuvent être rendues sensibles, comment on arrive à compter leur nombre et à vérifier par l'expérience les lois de leurs variations dans les solides de diverses formes et dans les colonnes gazeuses, cylindriques ou prismatiques. Mais, quand un corps résonne, les vibrations qu’exécutent ses molécules ne parviennent à notre oreille de façon à nous donner la sensation du son, qu’en ébranlant. de proche en proche la masse de l’air interposée entre le centre d’ébranlement et nos organes. En Pabsence de ce véhicule, le son n’est plus perçu, où du moins il n'arrive à nous que très-affaibli, après S'être propagé dans les corps solides plus ou Inoims élastiques, qui établissent une communication indirecte entre le corps sonore et l'oreille. L’air entre donc en vibration lui-même, sous limpulsion des mouvements qu’effectuent les molécules du corps sonore. Ses couches subissent des condensations et des dilatations successives qui se propagent : avec une vitesse constante, quand la densité et la température restent les mêmes, ou si l’on veut quand l’homogénéité du mélange gazeux est parfaite. Nous allons essayer de faire comprendre comment se succèdent les ondes sonores dans l’air ou dans tout autre gaz, et comment on a pu mesurer leur longueur.
Supposons que la lame d’un diapason soit placée en face d’un tuyau prismatique et mise en vibration. Les vibrations vont se propager dans la colonne d'air du tuyau. Voyons ce qui se passe dans les cou-
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ches gazeuses, quand la lame exécute une vibration entière, c’est-à-dire passe de sa position a” pour . aller en à' et revenir ensuite en a”, en passant chaque fois par sa position moyenne a (fig. 28). Ce mouvement de va-et-vient est analogue à celui du pendule, de sorte que la vitesse de la lame est
alternativement croissante et décroissante suivant C17478
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Fig. 23. — Condeusalions el dilalations qui coustitueut l'oude sonure aerienne, qu’elle s'approche ou qu'elle s'éloigne de la position a. Pendant le mouvement de a” en a, les couches d'air du tuyau, recevant les impulsions de la lame, éprouveront des condensations successives et inégales qui se transmettront de l’une à l’autre, sans pour cela qu'il y ait transport des molécules. Ces condensations, d’abord croissantes,
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Fig. 29. — Représentation graphique des phases d’une onde sonore.
atteindront un maximum à partir duquel elles dimi-
nueront, jusqu’à ce que la lame vibrante ait atteint
la position à’. | À son retour de a’ en x”, les mêmes tranches
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gazeuses revenues à leur densité normale se dilateront au contraire en vertu de leur élasticité, pour remplir le vide laissé en avant de la déloano d’air par la seconde excursion de la lame. Même propagation des dilatations dans les couches gazeuses, dont chacune se trouvera ainsi osciller de chaque côté d’une position d'équilibre , transmettant à la couche suivante les mouvements successifs dont elle-même est animée.
A chaque vibration complète de la lame, correspondent donc une série de condensations : c’est la demi-onde condensée ; puis une série de dilatations : c’est la demi-onde dilatée. Leur ensemble forme une onde sonore complète, qui chemine dans toute l'étendue du tuyau et qui est produite, on le voit, par une vibration double de la lame élastique.
Pour représenter à l’œil l’état de la colonne d’air dans toute l’étendue d’une onde sonore, on convient de figurer les divers degrés de condensation par des perpendiculaires situées au-dessus de la direction de l'onde ; et, par des perpendiculaires tracées au-dessous de cette direction, les dilatations qui suivent (fig. 29) : ces deux lignes ont une longueur nulle, quand la densité est la densité normale ; leurs longueurs maxima correspondent aux condensations et aux dilatations maxima. La courbe AA”,A',A, représente alors l’état des couches successives du tuyau au moment où la lame a exécuté une vibration entière; AA, est le chemin parcouru pendant ce temps, c’est-à-dire la longueur de l’onde sonore.
L'espace parcouru par cette onde sera double, triple, etc... après les deux, trois... premières vibrations.
Il est facile maintenant de comprendre comment
on a pu calculer la longueur d’onde d’un son de
hauteur donnée. Supposons un son éxécutant 450 vi brations par seconde. A la température de 45°, —
si telle est, en ce moment, la température de l’air, — la vitesse de propagation étant de 340 mètres dans le même intervalle, il est clair qu'au moment où le son parvient à cette distance, il y a eu dans l'air autant d'ondes sonores successives que de vibrations complètes du centre d'émission, c’est-à-
dire 450. Chacune d'elles a donc pour longueur la
quatre-cent-cinquantième partie de lespace parcouru, c’est-à-dire de 540 mètres : la longueur d’onde est dans ce cas O0 mètre 755 millimètres.
Si l’on passe maintenant du cas où le son se propage dans une colonne prismatique, à celui où la propagation se fait dans tous les sens autour d’un point, les condensations et dilatations successives
des couches d’air se distribueront à des distances
égales du centre d’émanation. Les ondes seront sphériques, sans que leur vitesse de propagation ni leur longueur changent. Seulement l'amplitude diminuera et par suite l'intensité du son, comme nous l’avons déjà remarqué. La figure 30 donne une idée de la manière dont se distribuent les ondes sonores autour du centre d'émission. On y voit la série des demi-ondes condensées et dilatées, et les courbes ondulées partant du centre montrent que les condensations et les dilatations perdent de leur amplitude à mesure que croit la distance; la dégradation de la teinte a pour objet d'indiquer la même décroissance d'amplitude.
Pour se rendre compte du fait que les ondes se
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Dans l’un et l’autre cas, le mouvement se A 5% sans qu’il y ait changement réel dans la distance des | molécules au point d’où part l'impulsion. De même, si l’on jette une pierre dans l’eau, l’ébranlement produit dans la masse liquide se propage suivant une série d'ondes concentriques qui s’affaiblissent à mesure que croît la distance, mais sans que les molécules d’eau soient réellement entrainées, comme
il est facile de s’en assurer en observant la position fixe que conservent les petits corps flottant à la surface. Mais, dans ces deux exemples, d’ailleurs bien propres à donner une idée de la propagation des ondes sonores, il y a une différence essentielle qu'il
ne faut point oublier. Les condensations et dilatations de l’air dues aux vibrations des corps sonores s’effectuent dans le sens même du mouvement
de propagation : elles se font parallèlement à la direction de chaque rayon sonore, tandis que les ondulations de la corde, ou celles de la surface de l’eau, s’effectuent dans un sens perpendiculaire au mouvement de propagation. On sait que tel est précisément le cas des ondes qui cheminent dans le milieu qu’on nomme éther, et qui ont pour origine
les vibrations des sources lumineuses f.
$ 4. — Superposition des ondes sonores.
” Tout cela nous rend parfaitement compte de la transmission d'un son unique que l'air transporte pour ainsi dire jusqu’à notre oreille, Mais si l’air est
4. Voir le chapitre IX (p. 141) de notre ouvrage LA LUMIÈRE ET LES COULEURS.
