LES HARMOMKS DU SON

d'abord 9 comme dans tous les téléphones, deux organes distincts, le transmetteur et le récepteur : le transmetteur, représenté figure 60, consiste en un électro-aimant horizontal , fixé à une colonne portée sur un socle en bois. Devant les pôles de cet aimant, ou pour parler exactement, de cet inducteur magnéto-électrique, est fixé au socle et dans un plan vertical un anneau circulaire en laiton, sur lequel est tendue une membrane; elle porte à

Fig. 61. — Rfceptear du télégraphe parlant. — E. Ëlectro-aimant tabulaire.

son centre une petite pièce allongée de fer doux qui oscille devant l'aimant toutes les fois que la membrane est dans un état de vibration. Cette membrane se tend comme une peau de tambour au moyen des vis indiquées sur le dessin.

Les deux extrémités du circuit qui entoure l'aimant aboutissent à deux vis de pression , servant à établir la communication avec le récepteur que l'on voit figure 61 .

Celui-ci n'est autre qu'un électro-aimant tubulaire du type indiqué par M. Nickiès en 1852, et reproduit plusieurs fois depuis cette époque sous divers noms. Il consiste en une barre verticale entourée de fil et renfermée dans un tube de fer doux qui condense le champ magnétique , et augmente dans cette aire la force d'attraction. A ce tube est fixée par une vis, et contre la circonférence, une mince armature en tôle, de l'épaisseur d'une feuille de papier fort; sous l'influence des courants transmis, cette armature agit en partie comme un vibrateur, et en partie comme un résonnateur. L'aimant avec son armature est monté sur un petit pont fixé au socle en acajou, pareil au socle du transmetteur.

L'action de l'appareil est la suivante : lorsqu'une note ou une parole retentit dans l'embouchure du transmetteur, la membrane vibre à Tunisson et fait ainsi avancer et reculer le fer doux inducteur devant l'électro-aimant, le fer induit ainsi une série de courants magnéto-électriques dans l'hélice qui l'entoure, et ces courants sont transmis par le fil conducteur à l'instrument de réception. Une vibration correspondante est donc produite dans la mince armature en fer, et celle-ci suffit à donner des ondes sonores qui permettent de reconnaître distinctement et clairement des mots articulés. Dans ce téléphone nonseulement les vibrations du récepteur sont isochrones avec celles de la membrane du transmetteur, elles sont encore semblables en qualité au son qui les produit, car les courants étant induits par un inducteur qui vibre avec la VOIX, les difrérences d'amplitude des vibrations donnent des différences dans la force des impulsions, et un

son articulé, le son de la voix d'une personne qui parle, est produit à l'autre extrémité du conducteur*.

Cependant, il semble que M. Bell ne se soucie pas de faire connaître encore tous les détails de construction de son téléphone. Dans ses expériences publiques, il a tenu jusqu'ici son appareil enveloppé dans une gaine, qui sert, il est vrai, à le transporter facilement, mais qui empêche également les regards curieux d'en pénétrer les dispositions les plus essentielles (fig. 62).

Fig. 62. — Téléphone de M. Bell enveloppé dans sa gaine.

M. William Thomson, témoin du fonctionnement du téléphone Bell, s'est exprimé ainsi dans son adresse à la réunion de VAssocialion brilanniqve à Glasgow : « Au département Canadien, j'ai entendu : To be or not io be... Terce's ilie rub, par un fil télégraphique. Des monosyllabes de mépris, l'articulation électrique les donnait par élans, haussait la portée du ton. Elle me donnait au hasard des passages tirés des journaux de New- York...

* Cii. BoNTKMPs, la Xafure^ 1877, avril.

raOPAGATION DU SON. 221

Tout cela, je l'ai de mes propres oreilles entendu, dit à moi avec une netteté qui ne permettait aucune méprise, par Tarmature alors en forme d'un petit électro-aimant, pareil exactement à celui que j'ai dans la main. Les paroles étaient proférées d'une voix claire et sonore par mon collègue du Jury, le professeur Watson,*à l'autre extrémité du fil télégraphique; il avait la bouche contre la membrane tendue, pareille à celle que vous avez devant vous *. »

Ces documents sont, il est vrai, des plus curieux et des plus intéressants : cependant nous devons réserver notre appréciation personnelle jusqu'à plus ample information, car nous n'avons pu étudier le système directement, il n'a pas encore quitté TÂmérique, nous ne pouvons donc, pour le moment, que nous en rapporter aux témoignages qui nous paraissent les plus sérieux et les plus dignes de foi .

L'air n'est pas le seul véhicule du son , car non-seulement les autres gaz jouissent de la même propriété, mais les solides et les liquides la possèdent même à un degré plus remarquable.

Les plongeurs, au fond de l'eau, peuvent entendre ce que l'on dit du rivage ; et du rivage on entend fort bien

* La JNalure, 1877.

222 LES HARMOiNIES DU SON.

le bruit des cailloux qui sont heurtés sous l'eau à de grandes profondeurs. Mais il est à remarquer que le son est plus faible à travers ce liquide que dans Pair, lors même qu'il s'y propage plus promptement, ce qui indique que l'eau est fort peu compressible.

Personne n'i^ore qu'en appliquant Toreille sur le sol , on peut entendre le bruit des eaux , le roulement des voitures ou le pas des chevaux, à des distances telles que ces sons ne pourraient être apportés par Tair.

En appliquant Toreille au bout d'une longue poutre , on perçoit distinctement le bruit que font les barbes d'une plume promenée légèrement au bout opposé ; cependant ce bruit est si faible dans l'air qu'il est à peine entendu par ceux qui le produisent.

Cette différence vient de ce que le son suit la direction des fibres longitudinales , où la continuité des parties est plus parfaite que dans le sens transversal; le ressort que ces parties doivent avoir est remarqual^le , pour que le son perde si peu de sa force.

Cependant, le seul liquide dans lequel on ait pu mesurer la vitesse du son par une expérience directe est l'eau.

En 1827 , Sturm et Colladon établirent des expériences sur le lac de Genève. Le foyer sonore était une cloche du poids de 65 kilogrammes amarrée à une barque et immergée dans le lac près de RoUe. Une autre barque amarrée près de Thonon, portait les observateurs qui épiaient l'arrivée du son.

Un levier courbe était disposé de telle sorte qu'étant mis en mouvement, l'une des extrémités, munie d'un marteau, venait frapper la cloche, tandis que l'autre

extrémité portant un corps enflammé mettait le feu à une certaine quantité de poudre sur le bord de la barque. La lumière qui en résultait indiquait donc l'instant de la production du son sur la cloche.

A Tautre partie du lac, les observateurs recevaient le son au moyen d'un tube cylindrique en tôle, dont Torifice inférieur était évasé et fermé par une membrane ; à la partie supérieure il était muni d'une petite ouverture à laquelle on appliquait l'oreille (fig. 63). Cet appareil , plongé presque entièrement dans l'eau, permettait de distinguer facilement le son qui se propageait à travers les eaux du lac de celui qui arrivait au-dessus par l'intermédiaire de l'air atmosphérique. La distance des deux stations était de plus de 15 kilomètres.

On a ainsi trouvé que la vitesse du son dans l'eau est de 1,435 mètres par seconde, nombre peu différent de celui qu'indique la théorie.

M. F. Lucas a communiqué à l'Académie les résultats des expériences d'acoustique faites sur la Seine pendant le blocus de Paris. On s'était demandé s'il serait possible d'établir entre la cité investie et les provinces qui échappaient encore à l'invasion, un système de télégraphie acoustique au moyen du cours de la Seine.

Les résultats obtenus sur le lac de Genève semblaient autoriser quelques espérances de succès.

Dans les expériences réalisées sur la Seine, M. Lucas dit que a l'on a constaté un fait bien imprévu : le son très-intense d'une cloche de 354 kilogrammes a présenté une portée inférieure à celle du son beaucoup plus faible d'une cloche de 40 kilogrammes. »

Et il coQcIut de toute la série des expériences : l"" que la portée d'un son en rivière, même dans le sens du mouvement de Teau , est beaucoup plus faible que la portée de ce même son dans un lac; 2^ que lorsque Ton augmente considérablement Tintensité, et en même temps la gravité du son, on n'obtient qu'un faible accroissement dans la portée ; il peut même arriver qu'on obtienne une diminution ; S"* qu'il paraît probable, qu'à intensité égale, la portée d'un son dans l'eau d'une rivière augmenterait avec son acuité. S'il en était ainsi, on pourrait peut-être obtenir une portée notable en prenant, comme foyer sonore, un sifflet à air comprimé *.

Dans l'eau comme dans l'air, la vitesse du son augmente avec l'élévation de température ; par exemple, à la température de 15 degrés, la vitesse dans Teau de Seine est de 1,436 mètres par seconde, tandis qu'à 30 degrés elle est de 1,528, et à 60, de 1,724.

La vitesse du son dans l'air atmosphérique étant calculée de 333 mètres, Dulong, dans son travail sur les chaleurs spécifiques des gaz, a trouvé que cette vitesse . devait être :

Mélrn.

Dans l'oxygène, de 417

Dans rhydrogène, de f,269

Dans racide carbonique, de 261

Dans l'oxyde de carbone, de 337

Dans l'oxyde d'azote , de 261

D'après la formule de Laplace, voici quelle serait la vitesse du son dans quelques liquides :

* Comptes rendus de l'Académie des sciences, 1872.

mètres.

Dans l'eau à 10 degrés centigrades 1,433

Dans l'élher sulfurique 1,039

Dans l'alcool 1,557

Dans Téther chlorhydrique 1,171

Dans le mercure 1.489

Dans l'ammoniaque 1,842

Il est acquis à la science que plus un liquide offre de résistance à la compression , plus son retour au volume primitif est énergique et prompt quand il cesse d'être comprimé. Par conséquent ^ moins un liquide est compressible ^ plus il est élastique 9 et, toutes choses égales d'ailleurs y plus est gi*ande la vitesse du son qui le traverse.

Pour comparer la vitesse du son propagé par Tinterroédiaire de Tair avec celle qui a eu lieu à travers les corps solides y le physicien Hassenfratz, étant descendu dans Tune des carrières situées au-dessous de Paris, chargea quelqu'un de frapper avec un marteau contre une masse de pierre qui forme le mur d*une des galeries pratiquées au milieu des carrières.

S'éloignant ensuite peu à peu du point où la percussion avait lieu, en appliquant une oreille contre la masse de pierre, il ne tarda pas à distinguer deux sons, dont Tun était transmis par la pierre, et l'autre par Tair.

Le premier arrivait à Toreille beaucoup plus tôt que

Tautre^ mais il s'affaiblissait aussi beaucoup plus rapidement, à mesure que l'observateur s'éloignait, en sorte qu'il cessa d'être entendu à la distance de 154 pas, tandis que celui auquel l'air servait de véhicule ne s'éteignait qu'à la distance de 400 pas.

Des corps de diverse nature, tels que des barrières de bois et des suites de barres de fer, disposées sur une longueur plus ou moins considérable, ont donné des résultats analogues, avec cette différence que le son propagé par le bois parcourait un beaucoup plus grand intervalle que le son transmis par l'air ; ce qui était Teffet inverse de celui qu'avait offert la comparaison de l'air avec la pierre.

Nous devons à Biot la détermination de la vitesse de propagation du son dans la matière solide des tuyaux de conduite pour l'eau.

Lorsque Ton fait résonner un instrument ou que l'on produit un son quelconque à une extrémité de ces tuyaux, l'oreille, appliquée à l'autre extrémité, perçoit deux sons bien distincts : l'un est transmis par la colonne d'air qui remplit le canal, et l'autre, qui arrive le premier, se propage à travers la matière solide des parois.

Biot a trouvé ainsi que la vitesse du son dans la fonte de fer est dix fois aussi grande que la vitesse du son dans l'air.

Le tableau suivant, qui donne les résultats obtenus par M. Wertheim pour la vitesse du son dans les métaux, met en même temps en évidence l'influence de la température sur cette vitesse ; on voit que le plus souvent la vitesse est diminuée quand la température augmente;

Mitra.

ICètiw.

Mètrw.

cependant le fer apporte une exception frappante à cette règle, mais il ne fait exception qu'en certaines limites :

Méul. à 20 degrés, i IM degrts. i3M degrés.

Plomb

Or

Argent

Cuivre

Plaline

Fer

Fil de fer (ordinaire )

Acier fondu

Fil d'acier (anglais )

Fil d'acier 4883,8 5011.8

La transmission du son dans l'intérieur d'un corps solide peut être modifiée par la disposition et l'arrangement des molécules qui constituent ce corps. S'il présente une masse parfaitement homogène, le son s'y propage avec une égale facilité dans toutes les directions; mais il en est autrement lorsque le corps possède une structure particulière et définie , comme dans un cristal, un tronc d'arbre, etc. *

Cette influence de l'arrangement des molécules s'étend à d'autres agents que le son , fait remarquer M. Tyndall * ; si l'on soumet, par exemple, une sphère de bois à l'action d'un aimant, elle n'est pas également influencée dans

* Le Son , leçon 1"*.

toutes les directions : elle est repoussée partout par le pôle de raimaul, mais la répulsion est plus forte lorsque Taimant se présente dans la direction des fibres. La chaleur aussi est conduite avec des facilités plus ou moins grandes dans des directions différentes à travers le bois, elle passe plus librement le long des fibres , et plus librement encore transversalement aux couches concentriques que^ suivant ces couches elles-mêmes. Le bois possède trois axes inégaux de conductibilité, et ces axes coïncident avec les axes d'élasticité découverts par Savart.

MM. Wertheim et Chevandier ont déterminé la vitesse du son dans le sens de ces trois axes, et ils ont obtenu les résultats suivants :