R. HOOKE ET LE STÉTHOSCOPE
les végétaux, ne découvrirait-on pas, à l’aide du bruit produit, les pompes qui font monter la sève, les soupapes qui l’interceptent, son suintement d’un organe à l’autre, et ainsi de suite? Je pourrais aller plus loin, mais je sens la rougeur me monter au front, quand je considère avec quel dédain la plupart des hommes accueilleront ce que je vais dire. N’importe ; il est plus encourageant pour moi de ne pas regarder ces choses comme absolument impossibles, alors même qu’elles exciteraient le rire de la généralité des hommes et que je leur semblerais fou, insensé et fantasque. Croire ces choses impossibles n’augmenterait pas mes connaissances, tandis que, croyant à leur possibilité, je trouverai peut-être l’occasion de prendre note de certains faits qu’un autre ne daignera pas même regarder, parce qu’il les jugera complètement inutiles. J’ai trouvé un peu plus que de l’encouragement en constatant par l’expérience, que j’entendais parfaitement les battements du cœur de l’homme ; comme c’est chose commune d’entendre le va-etvient des gaz: dans les entrailles ou dans d’autres petits vaisseaux ; comme l’état morbide des poumons se révèle par le bruit de la respiration, le rhume de cerveau par le sifflement du nez, le déplacement Ses jointures par un claquement et la sensation du mouvement des organes se déplaçant l’un l’autre. J’ai été plus encouragé encore, quand j’ai reconnu qu’on entend le bruit crépitant de l’action d’un corrosif en opération, celui du feu dans l’acte de la dissolution , le murmure de l’eau bouillante, le son d’une cloche après que ses vibrations ont cessé d’être sensibles à l’œil : car, pour moi, ces derniers mouvements ne diffèrent des premiers que du plus au moins ; et par conséquent, pour les rendre sensibles, il suffirait, soit de les augmenter, soit de rendre plus délicat et plus puissant l’organe qui doit les
saisir. »
RESUME DE LA. LEÇON I
Le bruit d’une explosion se propage dans l’air sous forme d’onde ou- de pulsation.
Cette onde, quand elle rencontre la membrane du tympan, la fait vibrer ; ses vibrations se communiquent au nerf auditif, et, transmises le long de ce nerf, elles vont au cerveau, qui reçoit la sensation du son.
Une onde sonore se compose de deux portions contiguës : dans la première, l’air est condensé, et dans la seconde, il est raréfié.
La propagation d’une onde sonore n’est pas un mouvement de translation des molécules d’air, qui à chaque instant font partie de cette onde : pendant le passage de l’onde, chaque molécule d’air ne fait qu’une très-petite excursion de va-et-vient, en avant et en arrière.
La longueur de cette excursion se nomme Y amplitude de la vibration.
Le son ne peut pas se propager dans le vide.
Le son se réfléchit exactement comme la lumière ; il est aussi réfracté comme la lumière, et peut comme elle être condensé par des lentilles convenablement choisies.
Le son peut aussi s’infléchir, et l’onde sonore contourner des obstacles ; mais ces obstacles éteignent en partie le son ou lui font ombre.
Les échos sont produits par la réflexion d’ondes sonores.
Relativement au son et au milieu qu’il traverse, quatre choses sont à considérer : l’intensité et la vitesse du son, l’élasticité et la densité du milieu.
L’intensité du son est proportionnelle au carré de l’amplitude de la vibration, définie comme nous l’avons dit.
Elle est aussi proportionnelle au carré de la vitesse maximum de chaque molécule d’air en vibration.
Lorsque le son émane d’un corps de petites dimensions, son intensité diminue comme le carré de la distance au corps sonore.
Si l’onde sonore est confinée dans un tube dont la surface intérieure est polie, le son s’y propage à de grandes distances sans perdre sensiblement de son intensité.
La vitesse du son dans l’air dépend du rapport de l’élasticité de l’air à sa densité. Plus l’élasticité de l’air est grande, plus la propagation du son est rapide, plus la densité de l’air est grande, plus la propagation du son est lente.
RÉSUMÉ DE LA LEÇON I. 49
La vitesse est directement proportionnelle à la racine carrée de l'élasticité, et inversement proportionnelle à la racine carrée de la densité .
Donc, si l’élasticité et la densité varient dans le même rapport, l'une neutralisera ou compensera l’autre; la vitesse du son restera la même.
La loi de Mariotte prouve que la densité et l’élasticité de l’air varient toujours dans le même rapport, et, par conséquent, que la vitesse du son dans l’air est indépendante de la densité de l’air.
Mais, pour que cette loi subsiste, il faut que la température soit la même dans l’air condensé et dans l’air raréfié.
L’intensité du son dépend de la densité de l’air au sein duquel il est produit, et nullement de celle de l’air où il est entendu.
La vitesse du son dans l’air, à la température 0°, est de 332 mètres par seconde ; elle augmente d’environ 6 décimètres par chaque degré ajouté à cette température .
Donc, étant donnée la vitesse du son dans de l’air, la température de cet air peut être facilement calculée.
On peut déterminer la distance du point où l’on tire le canon, ou du lieu de décharge de la foudre, d’après l’intervalle de temps observé entre l’apparition de la lumière et l’arrivée du son.
Il résulte de ce qui précède que, si des soldats rangés en cercle déchargent leurs fusils au même instant, pour une personne placée au centre du cercle, toutes les décharges n’en feront qu’une.
Mais si les hommes sont placés sur une ligne droitg, un observateur placé sur la même ligne, au delà de l’une des extrémités delà rangée, entendra, au lieu d’un son unique, un roulement plus ou moins prolongé.
La décharge de la foudre sur les divers points d’un nuage de très-grande longueur peut, de cette manière, produire le roulement prolongé du tonnerre ; toutefois, les roulements du tonnerre sont dus, en partie du moins, aux échos formés par les nuages.
Chacun expliquera sans difficulté une multitude d’autres faits analogues, en tenant compte du temps qu’exige le son pour traverser une grande longueur d’air. Il comprendra, par exemple, pourquoi la hache du bûcheron frappe le bois avant l’instant où le coup est entendu par un observateur éloigné. Une longue file de soldats s’avançant, musique en tête, sur une grande route, ne peuvent pas marcher en cadence ou au pas, parce que les notes musicales n’arrivent pas simultanément à l’oreille des soldats placés en avant et en arrière.
La température de l’air est supérieure dans la portion condensée de l’onde, inférieure dans la portion dilatée à la température moyenne de l’air.
Le changement de température produit par le passage de l’onde augmente
virtuellement l’élasticité de l’air, et fait que la vitesse du son est plus grande d’un sixième environ qu’elle ne le serait si la température n’avait pas changé .
La vitesse calculée théoriquement par Newton, qui ne tenait pas compte des changements de température, était de 279m,2.
Laplace prouva que, pour obtenir la vitesse réelle ou observée, il suffit de multiplier la vitesse de Newton par la racine carrée du rapport de la chaleur spécifique de l’air à pression constante, à sa chaleur spécifique à volume constant.'
Réciproquement, du rapport des deux vitesses, observée et calculée, on peut conclure le rapport des deux chaleurs spécifiques.
L’équivalent mécanique de la chaleur peut se déduire à son tour de ce même rapport ; sa valeur ainsi calculée par Meyer se trouve être celle que Joule a conclue de l’expérience directe.
Cette coïncidence conduit à conclure que l’air atmosphérique ne possède pas à un degré sensible le pouvoir de faire rayonner la chaleur. Des expériences directes sur le pouvoir rayonnant' calorifique de l’air confirment cette conclusion .
La vitesse du son dans l’eau est plus que quadruple de sa vitesse dans l’air.
La vitesse du son dans le fer est dix-sept fois sa vitesse dans l’air .
La vitesse du son le long des fibres du bois de sapin est dix fois sa vitesse dans l’air.
La cause de cette grande supériorité de vitesse est que les rapports des élasticités aux densités pour les liquides, les métaux et les bois, ont une valeur bien supérieure à celle du rapport de l’élasticité de l’air à sa densité.
La vitesse du son dépend aussi de la structure moléculaire. Dans le bois, par exemple, la vitesse du son n’est pas la même suivant toutes les directions.
LEÇON II
Distinction entre le bruit et le son musical. — Production d’un son musical par impulsions périodiques, et d’un bruit par impulsions non périodiques. — Production des sons musicaux par de petits chocs, — Leur production par insufflation. — Définition de la hauteur du son ou du ton en musique. — Vibrations d’un diapason; leur représentation graphique sur une glace noircie par la fumée. — Expression optique des vibrations d’un diapason. — Description de la syrène. — Limites de l’ouïe ; le plus élevé et le plus bas des sons qu’elle perçoit. — Détermination du nombre des vibrations par la syrène. — Détermination des longueurs des ondes sonores. — Longueurs d’onde de la voix humaine (chez l’homme et chez la femme). — Transmission des sons musicaux par les liquides et les solides.
Dans la dernière leçon, nous avons considéré la propagation dans l’air d’une simple onde sonore dont l’origine avait été l’explosion d’un petit ballon rempli d’un mélange d’oxygène et d’hydrogène. On engendrait ainsi un son de durée momentanée. Nous avons aujourd’hui à considérer les sons continus, et à établir tout d’abord la distinction physique entre le bruit et un son musical. A n’en juger que par nos sensations, nous savons tous parfaitement faire la différence entre ces deux choses. Mais il faut aller plus loin , rechercher les causes de ces sensations, et découvrir les conditions du mouvement de l’air extérieur, qui font que, dans un cas, ce mouvement se résout en bruit, et dans l’autre, en musique.
Nous savons déjà que ce qu’on entend par Yintensitè ou la force du son , n’est en dehors de nous que l’étendue des excursions ou l’ amplitude des oscillations des molécules d’air mises en vibration. Toutes les autres impressions dont nous avons la conscience, ont de même leur cause hors de nous, et cette cause est purement la forme ou l’état de l’atmosphère.
LEÇON 11
Si, par exemple, nous pouvions apercevoir les molécules d’air à travers lesquelles se propage une voix mélodieuse, nous trouverions imprimées sur ces molécules les conditions de mouvements desquelles dépend le charme de la voix. De même, dans la conversation ordinaire, le phénomène physique précède et fait naître le phénomène physiologique. Le langage parlé qui nous causera du plaisir ou de la peine, qui excitera en nous la colère ou nous inspirera des sentiments de paix, alors qu’il est encore entre nous et l’orateur, est une condition purement mécanique de l’air qui nous sépare.
J’agite cette boite à outils, et vous entendez le choc des clous, des marteaux, des limes, des cisailles qu’elle contient, vous percevez ce qu’on appelle du bruit. Si je fais glisser un archet de violon sur ce diapason, vous entendez ce que nous nommons un son musical. Le bruit produit en nous l’effet d’une succession irrégulière de chocs. Nous avonsla conscience quand nous entendons un bruit de secousses et de chocs imprimés au nerf acoustique ; les impressions de notre nerf auditif ne sont qu’une suite de heurts et de cahots, tandis que le son musical coule doucement sans aspérités et sans irrégularités aucunes. Comment cette douceur est-elle accusée ? Par le retour 'parfaitement périodique des impulsions de la membrane du tympan . Un mouvement périodique est celui qui se répète régulièrement. Le mouvement du pendule ordinaire, par exemple, est périodique, et ses oscillations dans l’air déterminent des ondes ou des pulsations qui se suivent avec une régularité parfaite. Mais de telles ondes sont beaucoup trop lentes pour exciter le nerf auditif. Pour produire un son musical, il faut un corps qui vibre avec la régularité absolue du pendule, et qui puisse imprimer à l’air des chocs beaucoup plus secs et plus rapides.
Concevons une première série d’impulsions se succédant à des intervalles de temps égaux et venant frapper la mem-
