VINGT-NEUVIÈME MANIPULATION

Vérifier les lois de la chute des corps par V action simultanée de deux électro-aimants y dont Vun met le mobile en mouvemeniyd dont Vautre permet de mesurer tout à la fois V espace parcou^ru et le temps employé à le parcourir.

Quoique les lois que cette manipulation a pour but de vérifier se rapportent à une partie de la physique que le pharmacien a pea d'intérêt à étudier et à approfondir, il nous a semblé cependant qu'il y aurait quelque importance à familiariser les élèves avec un appareil qui met en évidence, de la façon la plus ingénieuse et la plus utile, le fonctionnement des piles, le mécanisme des électroaimants et l'oscillation des lames vibrantes.

Plusieurs appareils ont été imaginés pour vérifier les lois de la chute des corps. Sans parler du plan incliné de Galilée et de la machine d'Atwoody qui ralentissent assez le mouvement du mobile pour rendre directement appréciables la mesure de l'espace qu'il parcourt et celle du temps qu'il met à le parcourir, on doit mentionner, au point de vue de la manipulation actuelle, Yappareil enregisti^eur de M. Morin, Les choses, en effet, sont tellement disposées dans cet appareil que le corps, en tombant, trace une courbe sur un cylindre tournant, et que celte courbe représente avec fidélité le mouvement dont il s'est trouvé animé à chaque instant de sa chute.

La machine de M. Morin offre en réalité un grand intérêt, car elle peut être regardée comme le type des appareils enregistreurs que les physiologistes ont employés avec tant de succès, dans ces derniers temps, pour étudier les mouvements qui s'accomplissent dans l'organisme vivant.

L'appareil de M. Bourbouze présente des avantages particuliers

APPAREIL DE M. BOURBOUZE. 393

nous ferons connaître à la fin de cette manipulation. Pour le tent, nous allons définir les principes sur lesquels il repose, mécanisme à l'aide duquel il fournit ses indications.

rincipes de Vappareil de M. Bourbouze. — 4* Quand une lame ique, momentanément écartée de sa position d'équilibre, jnt d'elle-même à cette position, elle n'y revient pas par un vement unique, en sens inverse de celui qui a produit le chansnt de figure, mais par une suite d'oscillations qui la transent en deçà et au delà de la position d'équilibre, et qui ont, ne les oscillations du pendule, le grand caractère d'être toutes iranes.

Lorsqu'un cylindre, mobile autour d'un axe horizontal, est en mouvement par un poids qui tombe, la vitesse de sa rotaest proportionnelle à celle du mobile qui l'entraîne ; en sorte es espaces parcourus par le cylindre pendant les temps t et t' entre eux dans le même rapport que les vitesses dont le mof est trouvé animé pendant les mêmes temps.

En soumettant à l'action d'une même pile deux électroots, dont l'un maintient la lame élastique écartée de sa posil'équilibre, et dont l'autre empêche le mouvement du cylinmalgré le poids qui le sollicite, il suffit, à un moment donné, 3rrompre le courant pour donner à l'instant même naissance IX mouvements : celui de la lame qui vibre, et qui mesure le s ; celui du cylindre qui tourne, et qui mesure J'espace.

«cription de Tappapell. — L'appareil (fig. 165), qui réal'application de ces principes comprend les pièces suivantes : Un cylindre A, et une roue à gorge B, montés tous deux sur ême axe horizontal autour duquel ils peuvent tourner libreentre deux pivots P P. Deux masses de fer doux M M', ayant la e et la disposition que représente la figure, sont attachées aux mités d'un fil très-fin qui passe sur la roue à gorge. Comme lasses ont exactement le même poids, elles se font équilibre toutes les positions qu'elles occupent. Mais on peut placer 3SSUS de l'une d'elles un petit poids additionnel N : la pesanagissant alors sur ce petit poids, quand son action est per- , rompt l'équilibre des deux masses, et détermine le mouve- , comme dans la machine d'Atwood.

39i VËRinCATION DES LOIS DE lA CBOTE DES CORPS.

3* Une lame élastique en Fer doux, L, qui est pincée à eau eûtimité inférieure, et qui peut vibrer pandlèiement à l'axe du qrliDdre. A l'extrémité supérieure de cette lame se trouve fiiée une petite pointe très-flexible, qui en suit tous les mouvements, etea imprime la trace sur le cylindre précédemment décrit.

Fie. 165. — Apparoil àc M. Bourbauic pur les lois de la chute dei corpi.

3° Un électro-aimant E', qui agit par attraction -sur la lame vibrante, et la maintient écartée de sa position d'équilibre tant qu'M fait passer le courant dans son intérieur.

4° Un second électro-aimant placé â la partie inférieure de l'appareil, et sur lequel s'appuie lu masse M, lîxée à l'extrémité du ûl L'autre masse ÀC est chargée, comme nous l'avons dit, du petit

APPAREIL DE H. BOURBOUZB. 39B

ids additionnel N. Les deux éleclro-atmants sont, d'ailleurs, nni- Is par la même pile.

Tant que le courant passe dans les deux électro-aimants, limrs Jons attractives conspirent pour mainlenir l'appareil au l'ftpo». lis iiient-on à interrompre brusquement le courant, et il sultit or cela, d'une t^ère impulsion du doigt, deux sortes de niouvo- ;nt se produisent tout à coup et simultanément : d'une part, le ïUTement vibratoire de la lame, qui revient à sa position d'i([uiire; d'une autre part, le mouvement de rotation du cylindre, <[ui L entraîné par l'action du poids additionnel. Or, le premier dn s deux mouvements donne le moyen de mesurer le temps pur sochronisme des oscillations; le second permet de raesin'cr l'^Hce parcouru par la distance qui sépare l'origine et la fin de clia- 16 vibration.

Énoncé des lois de la chute des corps. — Avant de dooner 1<! océdé opératoire qui permet de vérifier les lois de la chuti; deH rps, rappelons sommairement l'énoncé de ces lois :

I. La pesanteur imprime aux corps qui tombent un mouvement liformément accéléré, c'est-à-dire qu'elle leui* fait jiarcoHrir ili:» [taces qui croissent conmie le carré des temps employé» à Ikk rcourir. On exprime cette loi par ia formule e = -i /*. ( représente le temps, e l'espace parcouru, (/ l'int'.-nHit'^ de 1» jk;iteur dans le lieu où se dit Veipérif.arj:. CcUi; introMl/-, qui st autre chose que la vitesse acquitte apr^ funit'; de t/;»jp< ou seconde, est oécessairemenl double de l'espace parfjnini p<;»it cette unité de t^'mps, ou c^tt/r pr^mr^^re vy^/nd*;. C/fM yntr a qu'on représente cet espace parcouru jat -^ ut mm par y, tut l du reste que, dans ce mouvement naïUtnnhutmi wi-Mî-ri:, la !sse croit proportionseUemeat au XfÂU^.

IL L'inertie imprim<^ aui rjiry*-. qui ">oiiniiimt k *e v^mtmt ^m todeh vitese ao^v on roiMt^K^n* t'^Ai'-.t *9- nniUmi»*', st-»^ire qaVUe Unr tait ptt^mnr d« *:\yv*^ ^.-ji P'«4mM I lanfis é^BX- Ceitt '^xfmi^ Uii a («'«r 'rt^>«i/iw * -.- ni,

;, * r<e^r^«<«l» i>wvy. ym*jmnk au \>'r^. *t * *>ww<teii^

-i^lFirm?^ . S ce 3E U CHUTE DES CORPS.

2rsuu. T5£-H-lîrf} que le mobile ne se meul ni lii r .1 ou: le iix s«?condes qu'au bout d'une se- .= 1-^, t^aiurf^nx&ït que l'espace parcouru est pro-

- 'li^: -a£. — '. Xmvement uniformément accéléré. . — r a- jimae ie papir^r blanc toute la surface du

rijiv -ï itrux ^xtriimités libres de cette bande de . • !i .' :ii ' L te -.-oîle d'amidon. Enduire ensuite le . ^ uu'.'^. 'fl .*-f!iposanl aune certaine dislance aui:r':ïe :' uic umpe i e&sence de térébenthine.

. • tiiL L a Jïoni fibrante L, de manière qu'elle

- -^rT-îutîai t' jsipitfr. H qu'elle y laisse la trace du . -L-Tî... L"*- lu m|i* I jrx'ompli. Cette trace s'imprime en

j..-- ■•; !ii m u.iJ é* famJe dont la feuille de papier

- .1-- •■ lal!i^ !•< ÎHiLX êlei'lro-aîmants le courant d'un . il. . ^îuisn. ?x: L attraction du premier, la lame vi- .- u- • L iia.iiiL'ai^ -cartêe de sa position d'équilibre.

L -' iiii. •' >;>.;:iu^ dr^s deux masses mobiles restera lOi^- iuiiî!- «.-iL iji j-oids supplémentaire X, placé au- > :tii\ fiasses.

. 1 :i i:.: . interrompre le courant. X l'inslinl

- .. .:.;. ..i:^ ■:e>s*.'ut : la lame L» abandonnée à elle-

: >.. » >... ti d'équilibri», et oscille autour de celle

. .! V. <; .kitô par ie poids additionnel dont Fol-

.- ■ 1 :*L jLn.; , se mot en mouvement, et tourne avec

\'.:îulro indique donc, tout à hi fois, et le > .'. \ mplios, ce qui mesure le temps, »H Tarn- ,:>. l'o qui mesure l'espace parcouru paile . u: s oos vibrations sont isochrones, quelle ■ .,: : \ ilsulVu, pour vérifier la loi, de prendre .^. . > .: :::.:-: oiios comme unité de temps, et de mesu- . . .\i> .' >j sU e uiriable qui lui correspond. On recon- . . . > >; l [vur la première unité de temps, il esli . . -j . ^' :v ::: la nvisième; d'où résulte, comme consé- . ^u: ;"o>jvioo total parcouru par le mobile

HOtlVEMENT L'^'IFORMËIlt:^T ACCËLËRÉ.

comme 1,4, 9,16, 25 après des temps exprimes par 1, 2, 3,

1^ figure 166 est parfaitement propre à mettre cette vérité hors ftoute.

|ft trai'c imprimée sur le cylindre par la lame vibrante, lorsque JBSanleur agit sans iitti^rrupLion sur le poids additionnel, est re-

rurmt'iUL'iiL accélùrv.

Iral^e par le sillon sinueux placé entre les deux échelles verti- : chacune des sinuosili-s correspond à une vibmlion de la

bprenanl pour unité de temps la durée de six vibrations, on par les ti;<nes équidistanles m;irquéi?s à gauche du sillon que âx premières vibrations formant la première unité de temps ^spondent à un espace parcouru égal ù 1 ; que les six vibrations Bniea, qui représentent la deuxième unité de temps, corres-

398 VÊltlFICATlO.S' DES LOIS DE LA CHUTE DES CORPS,

pondent à un espace parcouru égal à 3 ; que la troisième unité de temps, formée par les six vibrations qui viennent ensuite, correspond à un espace parcouru égal à 5, etc...

On voit, en outre, en portant son attention sur l'échelle à d^rJi équidistants qui est à droite du sillon, qu'en additionnant les es> paces parcourus pendant chaque unité de temps successÎTe l'eqace total parcouru depuis l'origine du mouvement est :

après la I " unitù àç temps i + » = I

ce qui conQrme la loi énoncée plus haut, à savoir : quç les esfiaat parcourus sont proportionnels aux carrés des temps.

11. Moiivement uniforme. — Les choses étant disposées cominc précédemment, placer un curseur annulaire D (fig. 465) sur le trajet du mohile N, de manière que ce mobile soit enlevé au moment du passage (1). A partir de ce moment, le système des deux masses continue ;'i -se mouvoir, mais en vertu de sa seule inertie, c'est-à-dire en vertu de la vitesse iirquise seulement. On voit alors le mouvement uniforme succéder au mouvement accéléré : les oscillations correspondent toutes au même désiré d'écartement, et le chemin qm' fait le cylindre pendant la deuxième vibration n'est ni plus t^Ii'and, ni plus petit qur

hr.. 1G7. — Moiivcmcni celui qu'il fait pendant la première. Cette m<.uï.-iiic-nt uniforme- efialile iiarfaitc entre les espaces parcouru-ment accùiùré. par Ir cylindre se trouve nettement accusée

par la forme du dessin tracé sur le papier (fig. 167). Les 12 premières vibrations correspondent au cas où le poids

additionnel se meut sous l'action de In pesanteur et fait tourner le

(I) Il Mt Déeennin;, pour cela, que Tappareil wil bien centré, «r c'eit à ce«* fondilinn ■onlcmenl que la mastc N' pauc. cxactoincnt au centre! du cuneur D. On arrin facilement A f r^iillal à l'aiile <Wri« calantes V, V, V". Ilii^ei à la base de lacolonM en fer qui acrl 'le luppurt i l'apiiarcil.