LA HAUTEUR DU SON

1. Mesure du nombre des vibrations, métbode graphique. — 2. Sirène de Cagniard Latour. — 3. Hauteur des sons ; limites des sons perceptibles, des sons musicaux et de la voix humaine. — 4. Diapason normal. — 5. Loi des vibrations des cordes et de sons harmoniques.

1 . La seconde qualité caractéristique des sons est la hauteur. L'oreille la moins exercée peut distinguer un son haut d'un son bas, même quand la différence n'est pas grande. Je me propose de vous démontrer que la hauteur dépend du nombre des vibrations exécutées en une seconde par un corps sonore, c'est-à-dire que les sons bas sont caractérisés par des vibrations peu nombreuses, les sons hauts par un grand nombre de vibrations.

Avant d'aborder cette question , nous devons d'abord résoudre la suivante : comment détermine-t-on le nombre des vibrations ? On y parvient en physique par différentes méthodes.

Il y en a une dont j'ai déjà parlé. C'est la méthode graphique , au moyen de laquelle nous avons , dans le chapitre premier (4), tracé les vibrations d'un diapason. Dans cette expérience je me suis servi d'un cylindre que je faisais tourner à la main. Naturellement le mouvement ne pouvait pas être très-régulier; mais si, au lieu de la main, je fais usage d'un des nombreux appareils mécaniques connus, je puis facilement obtenir un mouvement parfaitement régulier et déterminer, par

SIRENE DE GAGNIARD LATOUR

conséquent, la vitesse de ce mouvement. Supposons, par exemple, que je donne au cylindre une vitesse d'un tour par seconde ; le diapason tracera ses vibrations et, pour en connaître le nombre, il n'y aura qu'à compter celles qui sont comprises dans un tour complet du cylindre. Le raisonnement sera le même quand le cylindre fera un nombre quelconque de tours, en une seconde.

Si par exemple le cylindre fait cinq tours, il suffira de compter les vibrations comprises en cinq tours ; et la détermination sera exacte pourvu que le nombre de tours faits par le cylindre en une seconde soit compté avec soin. C'est souvent possible, et je décrirai plus tard un compteur très-simple avec lequel on mesure le nombre de tours d'un appareil animé d'un mouvement de rotation. Le problème serait donc ainsi résolu, au moins en ce qui concerne les vibrations des diapasons.

2. Mais je vais, à ce propos, décrire un autre instrument qui remplit très-bien cet office et offre, sur le cylindre, l'avantage de ne pas exiger une légère altération du son : ce qui a lieu pour le diapason vibrant, auquel on doit attacher une pointe destinée à tracer les vibrations. Cet instrument est la sirène de Cagniard-Latour.

Les fig. 21, 22 et 23 montrent la disposition de l'ins-

- -^4tr

Fig. 22.

trament : il se compose d'un cylindre fixe et creux BBB, lequel peut être ajusté par son col sur une soufflerie destinée à fournir un courant d'air constant. Sur la base supérieure du cylindre se trouve un certain nombre de trous équidistants, et disposés sur la périphérie d'un cercle concentrique au bord de cette base. Ces trous sont percés obliquement, de manière à former avec la verticale un angle d'environ 45 degrés. Au-dessus des trous se trouve un disque métallique G qui les recouvre exactement, et qui peut tourner rapidement autour d'un axe vertical A. Ce disque porte un nombre égal de trous correspondant exactement, comme position et comme grandeur, à ceux du disque de dessous. Ces trous sont aussi percés obliquement, mais ont une direction différente ; ils forment bien avec la verticale un angle de 45 degrés, mais ils font, avec la direction des autres trous, un angle de 90°. La fig. 22 montre une coupe des deux disques , fixe et mobile , et la disposition des trous. Le trou p est oblique dans un sens, le iroup' est oblique en sens contraire. Dans la fig. 23 se trouve figurée la section de tout l'appareil; on voit la caisse cylindrique vide B de la sirène, le disque mobile GF et l'axe Aa autour duquel tourne le disque. Quand, au moyen de la soufflerie, on fait passer un courant d'air dans le cylindre, ce courant traverse les trous; mais en même temps, en raison de leur obliquité, il se heurte contre leurs parois.

Le disque mobile reçoit ainsi une série de chocs, tous dans le même sens, et commence à tourner. Il tourne rapidement quand le courant est fort, lentement quand il est faible; et, en chargeant convenablement la soufflerie, on peut régler à volonté la force du courant et, par suite, la vitesse de rotation du disque mobile.

Mais le courant d'air qui entre dans le cylindre d'une manière continue, ne peut passer à travers les trous que d'une manière intermittente, aussitôt que le disque mobile commence à tourner. La raison en est bien simple. Chaque