RIDES SONORES
Les vagues de la mer laissent leur empreinte à la surface du sable sur lequel elles ont passé. Or,M. Faraday a démontré que les ondes produites par les vibrations sonores sont aptes à réaliser le même effet. Il attachait une plaque de verre à une planche longue et flexible, il versait à la surface de la plaque une mince couche d’eau, et faisait vibrer la planche dont les frémissements donnaient naissance à de très-belles rides. Une couche mince de sable répandue sur la plaque était entraînée par l’eau, et dessinait sur la plaque des dessins très-réguliers, dont la figure 74 peut donner une idée.
RÉSUMÉ DE LA LEÇON IV
Une verge fixée à ses deux bouts, et qu’on fait vibrer transversalement, se divise de la même manière qu’une corde animée de vibrations transversales.
Mais la succession des sons harmoniques n’est, pas la même que celle de la corde ; car, tandis que la série des sons émis par la corde est exprimée par la suite naturelle des nombres i, 2, 3, 4, 5, etc. La série des sons émis par la verge est exprimée parla suite des carrés des nombres impairs 3, 5, 7, 9, etc.
Une verge fixée par une de ses extrémités peut vibrer comme un tout, c’est à- dire sur toute sa longueur sans division; elle peut également se diviser en segments vibrants, séparés par des nœuds.
Dans ce cas la vitesse de vibration du son fondamental est à celle du premier harmonique comme 4 : 25, ou comme le carré de 2 est au carré de 5. A partir de la première division, les vitesses de vibration sont proportionnelles aux carrés des nombres impairs 3, 5$ 7, 9, etc.
Avec des verges de différentes longueurs, le nombre des vibrations est inversement proportionnel au carré de la longueur de la verge.
Si l’on a attaché un globule de verre argenté intérieurement à l’extrémité libre d’une verge, et qu’on l’éclaire vivement, le point lumineux formé par réflexion décrit des courbes de différentes formes pendant que la verge vibre. Le kaléidophone de M. Wheatstone est ainsi construit.
Les sons du violon de fef et de la boîte de musique sont rendus par des verges ou des languettes fixées à une extrémité, libres à l’autre.
RÉSUMÉ DE LA LEÇON IV
Une verge libre à ses deux bouts peut aussi devenir une source de vibrations sonores. Dans son mode de division le plus simple elle a deux nœuds, et lessons harmoniques successifs correspondent aux divisions par 3, 4, 5, 6,... nœuds.
Le claquebois, le violon de paille, l’harmonica de verre sont des instruments dont les sons sont les mêmes que ceux de verges ou de lames libres à leurs deux extrémités, et supportées par leurs nœuds.
Lorsqu’une barre droite, libre à ses deux extrémités, est recourbée graduellement dans sa partie centrale, les deux nœuds correspondants à son ton fondamental se rapprochent graduellement l’un de l’autre. La barre finit par prendre la forme d’un diapason qui, lorsqu’il donne sa note fondamentale, est divisé en trois segments vibrants, par deux nœuds situés près de sa base.
Il n’y a dans un diapason aucune division par trois nœuds.
Le second mode de division d’un diapason, celui qui correspond à son premier harmonique, donne un nœud sur chaque branche, et deux à la base de la fourche.
Le son fondamental d’un diapason est à son premier harmonique approximativement comme le carré de 2 est au carré de 5. Les vibrations du premier harmonique sont, en conséquence, à peu près 6 J fois plus rapides que celles du son fondamental. A partir du premier harmonique les vitesses de vibration des harmoniques successifs sont comme les carrés des nombres impairs 3, 5, 7, 9, etc.
Nous devons à Chladni toutes les recherches expérimentales faites sur ces divers corps vibrants. Il fut amené à les entreprendre par la découverte de ce fait que, lorsque du sable est répandu sur une surface vibrante, il est chassé des segments vibrants de la surface et s’accumule sur les nœuds ou le long des lignes nodales.
Chladni comprit dans ses recherches des plaques de diverses formes. Une plaque carrée, par exemple, fixée en son centre , et à laquelle on fait rendre sa note fondamentale, se divise en quatre petits carrés par des lignes parallèles à ses côtés.
La même plaque peut se. diviser en quatre parties vibrantes triangulaires, les lignes nodales coïncidant avec les diagonales. La note produite dans ce cas est une quinte au-dessus de la note fondamentale de la plaque.
La plaque est susceptible de subdivisions successives, et l’on peut obtenir des dessins de sable de la plus grande beauté. Les notes s’élèvent à mesure que les subdivisions deviennent plus nombreuses ou plus petites.
Ces dessins peuvent s’expliquer par la coexistence et la superposition des différents systèmes de vibration.
RÉSUMÉ DE LA LEÇON IV. 165
Lorsqu’une plaque circulaire, saisie à son centre, sonne sa note fondamentale, elle se divise en quatre parties vibrantes séparées par quatre rayons nodaux.
Les notes suivantes de la plaque correspondent à des divisions en six, en huit, en dix, en un nombre pair quelconque de secteurs vibrants ; les figures de sable prenant, dans ces divers cas, les formes variées et toujours élégantes de radiations stellaires.
Les vitesses de vibration correspondantes aux divisions d’un disque sont représentées par les carrés des nombres 2, 3, 4, 5, 6, etc. En d’autres termes, les vitesses de vibrations sont proportionnelles aux carrés des nombres indiquant en combien de secteurs le disque s’est divisé.
Lorsqu’une cloche donne sa note la plus basse,, elle est divisée en quatre parties vibrantes, séparées par des lignes nodales, qui montent du cercle frappé par le battant vers le sommet
Une cloche comporte les mêmes subdivisions qu’une plaque ; elle rend aussi comme une plaque circulaire les sons correspondants aux modes de subdivision.
LEÇON Y
Vibrations longitudinales des verges métalliques. — Vitesses relatives du son dans le cuivre et dans le fer. — Vibrations longitudinales des verges libres à l’une de leurs extrémités. — Des verges libres à leurs deux extrémités. — Divisions et sons harmoniques des verges qui vibrent longitudinalement. — Étude des vibrations des verges, au moyen de la lumière polarisée. — Détermination de la vitesse du son dans les solides. — Résonnance. — Vibrations des tuyaux fermés: leurs divisions et leurs sons harmoniques. — Rapports des sons des tuyaux fermés avec ceux des tuyaux ouverts. — Condition de la colonne d’air dans un tuyau d’orgue pendant la production du son. — Anches et instruments à anches. — Organe de la voix. — Sons harmoniques des cordes vocales. — Les sons voyelles. — Expériences de Kundt. — Nouvelle méthode pour déterminer la vitesse du son.
Jusqu’ici nous nous sommes exclusivement occupés des vibrations transversales, c’est-à-dire des vibrations qui s’exécutent perpendiculairement aux longueurs des cordes et des verges, ou aux surfaces des plaques et des cloches soumises à notre examen. Une corde peut vibrer également dans la direction de sa longueur ; mais ce qui lui donne le pouvoir de vibrer ainsi, ce n’est plus la tension déterminée par une cause extérieure, c’est la force élastique de ses pro* pres molécules. Or, cette élasticité moléculaire est beaucoup plus grande que celle que nous pouvons développer par la tension de la corde, et il en résulte que les vibrations longitudinales d’une corde produisent des sons beaucoup plus aigus que ceux qui sont dus aux vibrations transversales. Ces vibrations longitudinales peuvent être produites par le frottement, dans une direction oblique, d’un archet de violon ; mais on les obtient plus aisément en frottant vivement la corde , suivant sa longueur, avec un morceau d’étoffe ou de
