SON, TIMBRE ET BRUIT

frémissement d'autant plus aigu que le corps vibrant est plus court. Le ton d'un diapason se produit de la môme façon. Représentons-nous le diapason de la figure 54 en vibration, A chaque vibration les branches de cet instrument se rapprochent et s'éloignent l'une de l'autre, phénomène que l'on n'aperçoit pas sur les diapasons destinés à la musique, parce que les vibrations sont trop petites et trop rapides pour que notre œil puisse les saisir. Mais on peut, pour ainsi dire, les mar-

ris. 5b.

quer par un procédé particulier, en fixant à l'une des branches un stylet 5, qui trace des marques sur une plaque B B que l'on fait rapidement glisser derrière le stylet. La figure 55 montre un appareil, appelé le phanautographe, au moyen duquel on peut facilement faire ces expériences. Le diapason porte un stylet r touchant un tambour couvert d'un papier enduit de suie et que l'on fait tourner rapidement au moyen d'une manivelle. Une vis A fait continuellement avancer le tambour pendant sa rotation. Deux fils métalliques, reliés, Tun au diapason, l'autre au tambour, communiquent avec une puissante machine à induction. Cette machine est réglée par un appareil d'horlogerie et fournit, toutes les secondes, une étincelle élec-

trique qui perce le papier couvert de suie : on peut donc alors

facilement calculer le nombre de vibrations produites en une

seconde.

Les physiciens allemands i sont convenus d'appeler vibration une allée et une venue du corps vibrant, en sorte qu'une vibration dessine une ligne ondulée ascendante d'un côté et descendante de l'autre. Le corps sorti du repos fait une excursion ou élo7igation d'un côté, traverse ensuite le point de repos, se dirige de l'autre côté et retourne au point de repos d'où' le mouvement se répète périodiquement dans la même direction. Au point de vue du temps on appelle aussi l'ensemble d'une allée et d'une venue, une j)ériode de vibration^ et au point de vue de la distance parcourue, Vamplitude.

Pig. 56.

Les tons se produisent toujours par un procédé semblable dans tous les instruments qui en font naître. La corde qui produit le ton dans les pianos ou dans les instruments à cordes vibre comme le montre la figure 56, en passant d'abord d'un côté puis de l'autre : une plaque de verre et une cloche résonnent également, lorsqu'on les frappe, parce que leurs molécules exécutent des vibrations perpendiculaires à la surface. Ces dernières vibrations, c'est-à-dire celles qui se font perpendiculairement à la longueur du corps, ou ;nour mieux dire perpendiculairement à la direction de la transmission, sont désignées par le nom de vibrations transversales. Les vibrations longitudinales peuvent aussi produire des Uns , par exemple les barres de fer cfue l'on frappe à leur extrémité ou les baguettes de bois qu'on frotte dans le sens de la longueur.

Dans les exemples cités jusqu'ici le ton est produit par les vibrations d'un corps solide et élastique. Mais un ton peut aussi

1. La plupart des physiciens français appellent vibrations une allée ou une venue du corps vibrant : de sorte que les vibrations françaises sont égales à k moitié seulement des vibrations allemandes ou anglaises.

se produire lorsque l'air est immédiatement mis en vibration, lorsque nous souillons, par exemple, dans une sphère creuse, dans une Louteille ou dans un cylindre creux. Les tuyaux à courant d'air constituent des instruments de ce genre : on

s'en sert comme flûtes ou comme

tuyaux d'orgue. Deux de ces tuiiliili 11111111 y aux d'orgue sont représentés

dans la figure 57. L'air chassé par la soufflerie pénètre inférieurement dans la chambre K : de là il est dirigé par une pièce prisma* tique triangulaire d et à travers une fente étroite c vers la lèvre a b où elle choque l'air contenu dans le cylindre RR et le fait entrer en vibration. L'air, d'abord comprimé par le premier choc, se dilate ensuite, rejaillit contre le

Fig. 57.

courant aérien et est mis ainsi en vibrations périodiques composées de contractions et de dilatations alternatives.

Les vibrations sonores de l'air consistent généralement en dilatations et contractions alternant avec une grande rapidité et il en résulte toujoars uU ton lorsque ces vibrations se succèdent avec une périodicité régulière. On peut donc produire

un ton en interrompant rapidement et régulièrement un courant d'air continu. Seebeck a inventé un instrument de ce genre que l'on nomme sirène et dont nous voyons la forme la plus simple représentée par la figure 58. Elle consiste essentiellement en un disque percé d'une série de trous, disposés en cercle, et qui peut être mis en rotation rapide au moyen d'une manivelle. Un tuyau B amène un courant d'air continu sur les trous. Le ton qui en résulte est d'autant plus élevé que le nombre des trous est plus grand et la rotation du disque plus rapide. Chaque poussée d'air produit alors une vibration de l'air. La sirène nous fournit le moyen de préciser le nombre de vibrations produit par chaque ton particulier. Lorsque le disque est percé de quatre séries de trous, au nombre de 8, 10, 12 et 16, do la série intérieure à la série extérieure, nous entendons, lorsque nous faisons agir la soufflerie dans l'ordre indiqué, un accord que nous pouvons désigner par do, mi, sol, do', si nous partons de do. Le timbre reste le même quelle que soit la rapidité de la rotation; le ton et l'acuité varient seuls avec la vitesse. Si nous avions un disque percé d'une série plus nombreuse de circonférences trouées, correspondant à toute une gamme, nous pourrions lui faire exécuter des mélodies complètes.

La production du ton dans cet instrument est fondée sur ce' que l'air, sorti du tuyau, est subitement raréfié dès qu'un trou se présente devant l'ouverture du tuyau et au contraire rapi^ dément condensé lorsque le trou a passé. Ce phénomène se propage alors sous forme d'onde sonore, à travers l'air, jusqu'à notre oreille.

Une forme plus parfaite de sirèna, construite par Dove ', nous est représentée par la figure 59. Le tuyau J3/1 souffle une colonne d'air dans la chambre à air A A. Cette chambre est fermée par un couvercle dont la périphérie est percée d'un certain nombre de trous. Un disque' ss, tournant sur un axe vertical et percé d'un nombre égal de trous oblique s, se trouve placé immédiatc-

1. L'idée première do cette sirène apf lartient à Cagnard-Lalour,

ment au-dessus du couvercle. Les trous du couvercle peuvent eux-mêmes être percés obliquement, mais alors en sens contraire à ceux du disque tournant. Le courant d'air exerce une pression contre les parois des trous du disque mobile et met le disque en rotation : la vitesse de la rotation s'accroît alors graduellement. Les interruptions du courant produisent un ton dont l'acuité augmente peu à peu et nous donne la désagréable sensation d'un hurlement.

Lorsqu'on met, au moyen de la poignée /i, la roue dentée en contact avec le pas de vis i, cette roue est mise en mouvement et l'on peut lire sur le cadran t au moyen des aiguilles zz le parcours exécuté par la roue dentée : de là on déduit le nombre de poussées d'air ou, en d'autres termes, le nombre de

Fig. 59.

vibrations exécutées par chaque ton en particulier.

Dans certains instruments de musique on se sert encore d'un autre appareil pour produire des sons. Je veux parler de Vanche qui est employée dans l'orgue, la clarinette, le hautbois et le basson. Tandis que, pour les instruments examinés jusqu'ici, le ton est produit soit par les vibrations d'un corps solide comme la corde ou le diapason, soit par l'interruption

d'un courant d'air sans l'intermédiaire d'un corps solide mis en vibration comme la sirène, pour l'anche au contraire les deux modes de production du son se combinent et font naître ainsi un timbre tout particulier. Le corps solide et vibrant consiste pour cette sorte d'instruments dans une languette. C'est une bande métallique zz (fig. 60) fixée à l'une de ses extrémités et pouvant vibrer librement dans la fente 55 d'un cadre aa. La languette forme la paroi d'une petite boîte fermée et allongée que l'on enferme dans la chambre à air (fig. 61). Le courant d'air introduit dans cette chambre par le tuyau inférieur, ne peut s'échapper que par la fente qui se trouve entre la languette et le petit cadre. Le premier choc de l'air repousse

Fig. 60.

la languette au fond du cadre et l'air s'échappe par le tuyau supérieur auquel on adapte habituellement un pavillon en entonnoir. La languette, grâce à son élasticité, revient sur ellemême, couvre la fente, interrompt périodiquement le courant d'air par ses allées et ses venues et fait naître ainsi un ton dont l'acuité est déterminée par le nombre des vibrations de la languette. Dans quelques instruments on peut changer le ton au moyen d'un fil métallique que l'on peut faire changer de place et qui raccourcit ou rallonge ainsi la languette vibrante.

Les trompettes et les cors sont des instruments à vent où les lèvres du joueur remplacent le rôle de la languette. Les lèvres tendues sont mises en vibration tandis que l'instrument luimême ne sert, pour ainsi dire, que de tuyau d'ajoutage et pro-

duit une résomiance considérable. Il faut, par conséquent, une habitude particulière pour jouer de ces instruments, puisqu'ils ne produisent pas le moindre son, môme par le courant

d'air le plus fort possible, lorsqu'on introduit leur embouchure complètement dans la bouche.

La structure du larynx humain en fait aussi un instrument à anche. Les languettes sont formées par les deux cordes vocales, membranes élastiques , bornant par leur bord libre une fente étroite. On a imité artificiellement le larynx en remplaçant les cordes vocales par deux lamelles de caoutchouc comme le montre la figure 62. Lorsqu'on souffle dans le tuyau qui doit repré-

Fis. 61.

Fis. 62.

senter la trachée-artère , on obtient un son qui n'est pas très-différent de la voix humaine. Dans cette expérience les lamelles de caoutchouc s'écartent d'abord, agrandissent la fente, puis la referment en vertu de leur élasticité et produisent ainsi un courant d'air périodiquement interrompu . On a appelé l'instrument ainsi construit larynx artificiel.