CHAPITRE PREMIER

Nature du aon. — Vibration, oscillation, ondulation. — Dessins formés par les vibrations des ondes sonores. — Lois du beau régissant toute la nature. -~

— Son musical. — Principales lois qui régissent les vibrations. — Classification des instruments. — Flanunes cbantantes. — Vibrations syncbroniques.

— Faits curieux. — Fécondes analogies entre le son et la lundère. — Interférence des ondes sonores.

Vacoustique^ du grec acouo, j'écoute, est la partie de la physique qui a pour objpt de déterminer les lois suivant lesquelles le son se produit et se propage.

Le son naît de mouvements imprimés par la percussion, ou de toute autre manière^ aux molécules dès corps*

Les molécules d^un corps , dérangées momentanément

de leur position d'équilibre, y reviennent en exécutant de part et d'autre de cette position , des mouvements rapides que Ton désigne sous le nom de vibrations.

Ce sont ces vibrations qui donnent naissance au son; ainsi j le son n'est pas un corps y mais il est produit par les mouvements moléculaires d'un corps.

Il est facile de constater ces vibrations. Il suffit de fixer à Fextrémité d'une tige métallique , à un millimètre environ de ses bords, une cloche en verre, suspendue de manière qu'elle ne puisse se mouvoir, et de frapper un coup léger sur la cloche. Au son qu'elle rendra, se mêlera un bruit occasionné par ses bords heurtant la tige métallique, qu'ils ne touchaient point avant la production du son.

Rappelons que Yatome est le dernier élément d'un corps; l'atome du corps le plus composé est simple, il ne donne pas, par conséquent, une idée complète du corps auquel il appartient. La molécule est la réunion du système d'atomes qui composent le corps; c'est un échantil Ion complet du corps auquel il appartient , mais le plus petit. La particule est une réunion de molécules^ une petite partie y mais plus ou moins considérable du corps.

La /umière, la chaleur^ le magnétisme et V électricité sont produits par des mouvements atomiques; le son^ par des mouvements moléculaires.

On peut donc dire avec M. Tyndall , que la production du son est analogue à celle de la lumière et de la chaleur rayonnante , qui ne sont aussi que des mouvements ondulatoires. De même que le son, la lumière et la chaleur rayonnante se répandent indéfiniment dans

Tespace en diminuant d'intensité suivant la même loi ; de même que le son , elles perdent très-peu de leur intensité en se propageant dans des tubes dont la surface intérieure est parfaitement polie. En outre, toutes les expériences sur la réflexion de la lumière ont leurs analogues dans la réflexion du son. Le paragraphe YII de ce chapitre est consacré à ces analogies.

Nous devons prévenir ici qu'une vibration, telle qu'on la définit en Angleterre et en Allemagne y comprend à la fois un mouvement en avant et un mouvement en arrière. En France, on appelle vibration un seul de ces mouvements , c'est-à-dire une moitié de vibration anglaise. La vibration complète des Allemands et des Anglais s'appelle aussi oscillation ou ondulation; la vibration française n'est qu'une demi-oscillation ou une demi-ondulation *.

Chladni a eu la pensée de rendre visibles les vibrations sonores en versant du sable à la surface du corps vibraDty et en l'attaquant avec un archet ; il a obtenu ainsi de très-beaux dessins (fig. 47). 11 est étonnant de voir, aussitôt que les vibrations ont lieu, non-seulement la soudaineté de la formation des lignes , mais aussi leur netteté. On

* Voir sur ce sujet, le Son^ leçon U*, par M. Tyndall. Nous suivons sur plusieurs points cet excellent ouvrage traduit de l'anglais, par M. l*abbé Moigno; Ub. Gauthier-Villars.

se sert habituellement pour ces expériences de plaques de verre ou de métal fixées par leur centre.

' Fig. VJ. — Dessins obtenus par Chladni dans les vibrations des plaques.

Ainsi 9 les vibrations des ondes sonores forment des dessins symétriques que Ton peut rendre visibles par

PRODUCTION DU SON. i«l

divers procédés ; ces dessins qui s'unissent, s'entrecroisent, sont agréables à Tœil , mais ils produisent un tout autre effet lorsque les mouvements qui les constituent viennent frapper l'oreille, alors ils donnent naissance à de ravissantes mélodies , à de suaves accords.

Fig. 48. — Dessins obtenus par le kaléîdophone Wheatstone.

Nous devons à M. Wheatstone une méthode optique aussi ingénieuse que simple d'étudier les vibrations des verges fixées par une de leurs extrémités. On attache au sommet de la verge métallique, une perle légère en verre et argentée à Tintérieur; puis faisant tomber sur

cette perle la lumière d'une lampe ou d'une bougie , on fait nattre par réflexion un point lumineux très-brillant. Lorsque la verge vient à vibrer, ce point met pleinement en évidence le caractère propre de ces vibrations. Par l'appareil complet de M. Wheatstone qui a reçu le nom de kaléidophone, on obtient de belles figures dont nous donnons un spécimen (fig. 48). Cependant, une aiguille à tricoter prise dans un étau , et sur la pointe libre de laquelle on a fixé une petite boule argentée, peut donner une idée suffisante de ce phénomène.

Partout on retrouve la loi du beau qui est pour nous rempreinte du sceau divin. L'infiniment petit aussi bien queTinfiniment grand nous le révèle, et il se trouve aussi bien dans Tordre des parties que dans leur mouvement : le mouvement imperceptible des molécules qui produit la mélodie, le dessine sous nos yeux, de même que les astres le tracent en lettres de feu en parcourant les espaces incommensurables dans leurs courbes géométriques. On sait également que la loi d'arrangement des atomes en molécules et des molécules en cristaux, ne tolère pas l'erreur d'un seul atome dans le groupement le plus complet \

En avançant dans ses magnifiques découvertes, la science arrive à la démonstration rigoureuse de l'existence de la loi du beau dans toutes les parties de l'univers qu'elle peut scruter; elle nous rend évident ce que Pythagore et Platon soupçonnaient dans leur haute philosophie, lorsqu'ils énonçaient ce bel axiome, que la nature se H-

* Voir sur ce point V Architecture du monde des atomes^ par M. Gaudin, libr. Gauthier-Villare.

vre à des opérations géométriques dans les profondeurs de la terre et que Dieu géométrise sans cesse. C'est le commentaire de rÉcriture qui nous enseigne que le Créateur a tout fait avec poids, nombre et mesure.

FIg. M. — Épreuves de la combinaison parallèle de deui mouvements vibratoires.

On est également parvenu à dessiner la combinaison parallèle et rectangulaire de deux mouvements vibratoires existant dans deux corps différents ; les figures 49

164 LES HARMOiNIES DU SON.

et 52 que nous devons à l'obligeance de M. Kœnig, l'un de nos éminents acousticiens, représentent ces mouvements d'après la méthode de MM. Lissajous et Desains.

Présente-ton à une roue dentée une carie ou un corps dur et flexible , chaque dent produira , en frappant ce corps, un son que Ton distinguera très-bien si la roue ne tourne pas vite.

Mais s'il passe une trentaine de dents par seconde , le son produit par chacune se confondra avec les sons voisins, et l'on aura un son continu.

On obtiendra des effets analogues en promenant plus ou moins vite un bâton le long d'une grille.

Cette série de sons isolés , qui se confondent quand ils se suivent rapidement, forment le son musical.

Si on pince lille corde tendue, la corde d'un arc, par exemple , en la tirant vivement et l'abandonnant ensuite à elle-même , elle reprendra son premier état en vibrant plus ou moins vite , et elle donnera un son musical d'au^ tant plus aigu que le nombre de vibrations sera plus considérable dans un temps donné. On appelle amplitude la largeur du ventre décrit par la corde qui vibre ; la courbe qui forme le ventre s'appelle trochoïde; ses extrémités, qui sont fixes, prennent le nom de nœuds (fig. 50) .

Dans les cordes, il est deux moyens de rendre les vibrations plus vives, en serrant les cordes ou en les raccourcissant.

Il est à remarquer qu'en pinçant la corde avec plus ou moins de force , on ne change pas la vitesse des vibrations; car, en pinçant plus fort , la corde s'écarte davantage en vibrant, l'amplitude de la vibration est plus

considérable^ il faut que la corde fasse plus de chemin pour accomplir une vibration entière; mais, pourvu qu'elle conserve la même longueur et la même tension, le nombre des vibrations accomplies dans une seconde est toujours le même.

Fig. 50. — Vibrations des cordes : les extrémités fixes de la corde vibrante prennent le nom de nœud, la largeor du ventre décrit par la corde, celui d* amplitude, et la courbe qui forme le ventre celui de trocholde.

La force de vibration influe seulement sur l'intensité du son 9 parce qu'une masse plus ou moins considérable d'air se trouve frappée. Pour la corde tendue , comme pour le pendule , les oscillations sont toujours isochrones, c'est-à-dire d'égale durée.