APPAREILS POUR LA MESURE DU NOMBRE DE VIBRATIONS. — SIRÈNE

A cause de leur trop grande rapidité, on ne peut compter directement le nombre absolu des vibrations qui correspondent à un son donné. Pour évaluer ce nombre de la manière la plus simple et la plus précise, on fait usage, soit de la sirène, soit des roues dentées de Savart, soit du vibroscope de M. Marloye. La sirène, imaginée par Cagniard-Latour, sert non-seulement à la Fig. 482 mesure des sons, mais elle permet, en outre,

de constater que les liquides et les gaz peuvent donner naissance à des sons, tout aussi bien que les corps solides. Cet appareil se compose d'une boîte cylindrique de cuivre tt' ff (fig. 482), ayant 8 ou 10 centimètres de diamètre et environ 3 centimètres de hauteur; la surface supérieure de la table t( esX plane et très-polie. Le fond ff est percé au milieu d'une ouverture ss^. Un tuyau g' g se visse ou s'ajuste dans l'ouverture s s', et permet de faire communiquer la boîte ti ff, soit avec une soufflerie, soit avec un tuyau de conduite vertical , par lequel Feau ^ ^ tombe d'une certaine hauteur. La table t( est

percée d'ouvertures circulaires et équidistantes v^ disposées sur une circonférence de cercle dont le centre coïncide avec celui de la table (fig. 483) : on en peut faire 10, par exemple, et on leur donne des dimensions telles, que les intervalles pleins qui les séparent aient un peu plus de largeur que les ouvertures elles-mêmes; nous ajouterons que les parois des ouvertures sont inclinées aux faces de la table, et que Taxe de chacune d'elles est perpendiculaire à la droite qui joindrait le centre de Touverture au centre de la table. Un disque métallique pp', aussi horizontal et mobile autour d'un axe vertical x, est disposé immédiatement au-<iessus de la table ; il est percé d'ouvertures ti, exactement correspondantes aux ouvertures v de la table, par leur nombre, leur position et leurs distances respectives, mais inclinées en sens contraire. Ainsi, toutes les ouvertures de la table sont ouvertes à la fois ou fermées à la fois, suivant la position du disque mobile.

Cela posé, pour faire comprendre comment cet appareil peut produire des sons, admettons qu'on Tait fait communiquer avec un tuyau de conduite vertical, par lequel l'eau tombe d'une certaine hauteur; cette eau, remplissant la boite, s'échappe par les ouvertures de la table et ensuite par celles du plateau mobile, si ces dernières sont en coïncidence avec elles, comme nous pouvons le supposer. Mais les parois des ouvertures de la table et du disque étant inclinées en sens contraire, les jets d'eau auxquels les ouvertures de la table livrent passage exerceront sur les parois des ouvertures du disque des pressions obliques, dont la composante horizontale fera tourner celui-ci, s'il est suffisamment mobile. Il résulte de ce mouvement de rotation une intermittence dans l'écoulement, et une suite de chocs produits par Teau qui s'échappe des ouvertures du disque mobile, sur Teau située au-dessus de l'appareil, si celui-ci est submergé. Lorsque les ouvertures inférieures commencent à se découvrir, l'écoulement est faible, ainsi que les chocs; ceux-ci n'acquièrent leur plus grande intensité que lorsque les ouvertures des deux plaques coïncident complètement ; mais h partir de ce moment, ils vont de nouveau en décroissant d'intensité jusqu'à devenir nuls à l'instant de la fermeture des ouvertures inférieures. On voit donc que ces chocs suivent les mêmes variations que les vitesses d'une lame vibrante; par conséquent, s'ils sont assez nombreux, ils devront donner naissance à un son, en supposant toutefois que le liquide puisse le produire et le transmettre. Or, en employant une hauteur de chute

2€2 SIRENE.

convenable ^ on entend efTectivement un son ^ dont la hauteur va en croissant, devient slationnaire, mais diminue ensuite lorsque la hauteur de chute n'est pas constante. Cette variation dans la hauteur du son tient à ce que la vitesse de rotation du disque va en augmentant, à partir du moment où Ton ouvre le robinet qui établit le courant; car les impulsions obliques, que reçoivent successivement les parois inclinées des trous du disque, agissent alors comme une force accélératrice, jusqu'à ce que les frottements de l'appareil, qui augmentent avec les vitesses des parties mobiles, détruisant l'accélération, la vitesse de rotation devienne uniforme. Il est évident d'ailleurs que l'intensité des impulsions diminue avec la hauteur du liquide, et que conséquemment la vitesse de rotation du disque, le nombre des chocs, et par suite l'acuité du son produit, doivent aussi diminuer avec la même hauteur.

Au lieu d'une chute d'eau, on peut également se servir du courant d'air d'une soufflerie, qui produit le même effet et dont on peut aussi faire varier facilement la vitesse, pour élever le son donné par la sirène à la hauteur de celui dont on se propose de déterminer la longueur d'ondulation.

Dans tous les cas, que la sirène soit mue par l'eau ou par l'air, il se produit en 1" autant d'ondes condensées qu'il y a de chocs pendant le même temps, et deux ondes successives sont séparées par un intervalle où le milieu qui transmet le son est dans son état naturel ; cet intervalle devient d'autant plus grand, que la largeur des espaces pleins qui séparent les ouvertures de l'appareil excède davantage celle de ces ouvertures elles-mêmes. Les ondes formées par la sirène diffèrent donc essentiellement de celles qui se produisent par les vibrations d'une lame élastique ; car ces dernières sont toujours composées d'une onde condensée et d'une onde dilatée. La sirène rendra le même son que la lame, lorsque la longueur d'une onde condensée, plus celle de l'intervalle qui la sépare de la suivante, sera égale à la longueur des ondes produites dans le même milieu par la lame élastique. En effet, la hauteur du son ne dépend pas de la constitution des ondes, mais seulement du nombre de fois que l'oreille est impressionnée exactement de la même manière pendant l'unité de temps.

D'après ce qui précède, on voit que pour trouver le nombre des vibrations qui correspondent à un son donné, il suffit de faire rendre ce son à la sirène et de déterminer le nombre des chocs qui ont lieu par seconde : ce nombre exprimera combien de vibrations complètes ferait une lame élastique rendant le même son. Afin de concevoir la possibilité de compter ces chocs , il faut remarquer d'abord qu'à chaque tour du