VITESSE OU SON
a A 10 heures U', le premier coup de canon tire k Monlihéry fui entendu à Lay, 48", et à l'Observatoire 1' 7" { après la lumière; mais on ne put en entendre le bruit à Montmartre, non plus que du second coup de canon qui fut entendu à Lay 4d", et à TObservatoire un peu moins de \ ' 9" après la lumière.
« Suivant ces obser\ allons on trouve que depuis Montlhéry jusqu'à Lay l'intervalle du temps entre le son et la lumière a été de 4S"f depuis Lay jusqu'à TObservatoire SIO", et depuis Montmartre jusqu'à TOii^rvatoire 46" ^ l'une portant l'autre. Les joignant ensemble on aura 4'24"i. Or, comme les quatre points dont il s'agit sont très-sensiblement en ligne droite, la somme r 24" { doit être égale au temps que Ton trouve en mesurant la transmission directe de Montmartre à HonUhéry, et c*est précisément ce qui a Heu, puisque d'après Tune de nos expénences ce temps s'est trouvé ^al à 4'
« Cette observation est encore remarquable en ce que dans la même nuit on entend it^à TObservaloire le canon tiré à Montlhéry et réciproquement. Or, si des causes quelconques avaient pu accélérer la propagation du son dans le premier de ces trajets, elles l'auraient retardé dans l'autre; en sorte que la moyenne des deux observations doit donner la vitesse exacte de propagation. »
Par une série assez coiisidcniblc (rexpériciu'es exécutées comme celle dont il vient d'être donné le détail, la commission de l'Académie fut conduite aux conclusions suivantes :
La vit(»^»e de propagation <ln son est constante: k une température voisine de 6"; la valeui de cette vitesse est 173 toises ou 337'" à la seconde. Kilo est itKle[>endanle de l'étiU du ciel, de 1 intensité du -on et ne f>aniil [>as dé|)endre de la |l|•e^^lun l)ai'(>luétrique. Elle julluemce par le vent (|ui garait la diminUvT ou raccroUre d'une quantité éi^ale à la cunqjosaiite de sa propre vitesse suivant la direction de la propagation.
«'xpériences que nous venons de décrire ne ddiuiaient auciMit' notion tx)ucbant l'influence que la température exerce sur la NiLesse du son. Llles n'autorisaient pas non plus à regarder comme certaine la nullité de l'influence des variations de prt»ssion ; car les variations, avaient été à peine de 3 centimètres pendant toute la durée des observations. Au^i, de nouvelles recherches ontrelles été faites depuis pour éclairer ces points importants. On a opéré dans l'Inde par une température de et sous les glaces polaires à 30 et 40" degrés au-dessous de zéro; et toutes ces expériences, parfaitement d'accord en cela avec les idées de Newton, montrent que la vitesse change avec la
température e et qu'elle varie proportionnellément à Tespression
Poar voir si réellement la rapidité avec laquelle se propage le mouvement sonore est indépendante do la prossion.on a exécuté des mesures directes sur des plateaux très-élevës, à Ouiio par eiemple» dont la pression moyenne n*est que do 0°^,55:)« L'on a constaté que^ sous les faibles pressions dont il s*agit, le son se propage avec même vitesse qu'au niveau des mers, pourvu, bien entendu, que la température soit la même.
Le tableau suivant fait connaître les valeurs des vitesses de propagation du son dans Tair aux différentes températures comprises entre — 30* et + iO"" calculées par la formule :
On s est enfin assuré que le son marche avec la môme vile-;se en s'élevant du sol vers les régions supérieures de l'atmosphère ou en descendant de celles-ci vers le sol.
Dans toutes les déterminations dont nous parlons il est extrêmement important d'éliminer l'influence perturbatrice du Aent, et le seul moyen par lequel on puisse y arriver avec certitude est l'emploi de ces expériences croisées dont Cassini fait si bien ressortir les avantages dans le passage cité aux pages précédentes. Seulement quand on veut donner à ce procédé le degré d'exactitude qu*il comporte, il ne faut pas laisser écouler une heure d'intervalle entre les expériences dont on doit prendre la moyenne.
Én i822 les membres du Bureau des longitudes employaient la méthode du croisement des expériences; mais les coups alternatifs qui devaient se répondre étaient tirés à H minutes d'inlervalle. L'ensemble des déterminations qu'ils ont faites parais- II. t
Digiii^uG by
ta V1TB8SS DU SON
sait fixor à 331'" HO la valeur numérique de ia vitesse de pro|>agalion (lu sun dans l'air à la UMupérature de zéro degré. Maiutenant on paraît admeUro plus \olontiers 332,4.
Dans les expériencos nouilircu-cs (jui ont été faites pour étudier la propa.iraiiuu des sons, on ne s est jamais a[)en;u (jue I jiitensité de ros derniers, lour dejrré de gra\ ilé ou d acuité eût aucune influence sur la vitesse avec laquelle i!< <e transmettent. L'exj>érience journalière vérifie d'ailleurs (cfli^ manière de voir. La nuil, par un temps calme, on peut entendre un orchestre à une distance considérable, et en ces circonstances on constate sans dilTiculté que les morceaux ne sont en aucune façon altérés. Or, cela n'aurait évidemment pas lieu si la vitesse de propagation dépendait de la vitesse absolue du i^n^uvement du corps sonore, ou du degré de fréquence de ses vibrations.
g 3. — VITESSE DE PROPAGATION DU SON DANS l'eAU.
Les procédés à l'aide desquels on a déterminé la vitesse de propagation du son dans Tair s appliquent sans modification importante à rétude de sa transmission dans Teau.
Expériences de M. Beudant. M. Beudànt, qui s est, le premier, occupé de cette recherche, a expérimenté sur la Méditerranée près de Marseille. Un timbre placé sous Teau était frappé au moment ou Taiguille d'un chronomètre passait sur une division convenue, et un nageur qui plongeait à une distance connue du centre Tébranlement faisait connaître par un signal rinstant où le son arrivait à son oreille.
En comparant le temps de la transmission à la longueur de l'espace parcouru, on pouvait déterminer la vitesse cherchée, et les résultats obtenus par M. Beudant Tout conduit à admettre que, dans les circonstances ou il s'était placée le son dans Teau de mer parcourait environ 4 ,500 mètres à la seconde.
EEpèrieDoee de M. GolUdoa. — M. CoUadon a repris la question, et il a établi cpie la vitesse de propagation du son dans l'eau pure est de 4 435 mètres à la seconde. Les expériences de ce savant ont été pul)liées en 18i7; elles ont été faites sur le lac do Genève.
A l'une des stations on a\<iit amarré à 200 mètres du nv.igo un bateau portant une poutre très-solide au-dessous de laquelle était suspendue une cloche d'environ' décimèties de liant ^fiiî. 40(î .
Un marteau extérieur à la cloche pouvait en frapper la surface à la volonté de l'opérateur, et rinsiunl du choc était accusé par
DANS L*BiU.
rinflammation d*un tas do poudre, sur lequel s'abattait une lance à feu au moment même où la percussion de la cloche avait lieu.
Fig. 406.
La figure monlro !o mécanisme au uioyon diK^ucI on obtonail la simultanéité des deux efl'ets, et la lueur due à la combuslion d(» la l>'iudre était assez vive pour qu'à la seconde station on la pùl apercevoir sous forme d'éclair.
Ladifliculté principale étail d'entendre sureuKMit le son apporté |wir l'eau. M. Colladon la résolut de la manière suivante : il fit construire en tole de fer une sorte de caisse à air ayant la forme do taml)our très surbaissé. [VoirABfifr. \0(]. ; Sur la surface latérale >'élevait un fnhc (\u\ se terminait à la partie supéri(Mire j)ar une bouche arrondie contre laquelle on pouvait appliquer l'oreille.
On enfonçait le tambour dans l'eau de manière que la basa eût son centre sur la droite qui joignait les deux stations, et sa surfoce perpendiculaire à cette droite. En ces circonstances, le son de la cloche était nettement transmis par l'eau à la distance de 13,487 mètres; le temps employé à parcourir cette distance fut en moyenne de 9",4, d'où l'on déduit 4435 mètres pour vitesse de propagation.
L'air et l'eau sont les seuls corps que Ton ait en masse homogène suffisamment étendue pour qu'on puisse y mesurer directement la vitesse de propagation des ondes sonores.
OJSD£S
Toutefois, quelques autres séries d^expériences intéressanl)es faites sur des milieux solides ont servi, sinon à mesurer avec quelle rapidité le mouvement sonore s'y transmet, au moins à constater que cette transmission est très-rapide.
M. Biot rapporte, dans son Traité de Phy^ifiuc, une série d'observations qu'il a faites conjointement avec M. Mai liu, et desquelles il résulte que, dans un assemblage de tuyaux fonte reliés entre eux par des vis de serrage et des rondelles de j)lomb, le sou se propage environ dix fois et demie plus vite que dans
1» • air.
La colonne do tuyaux sur luiuolle l'expérience fut faite avait 951 mètres de long. Elle était destinée à auiener l'eau d'Arcueil à Paris; les deux observateurs étaient placés aux deux extrémités du canal avec des montres à secondes soigneusement comparées entre elle^;. L'un d'eux frappait un coup sur le tuyau toutes les fois que sa montre marquait 0" ou 30"; Tautre iiot iit l'heure ou le son lui arrivait par le métal, et répondait par un cboc toutes les fois que son aiguille indiquait 4ô" ou 45".
