ARCHES RIGIDBS PAR TENSION

D résulte des expériences de Savart que les membranes carrées sont susceptibles de prendre tous les nombres possibles de ^ration, et que, pour chacun de ces nombres, elles se divisent d'une manière particulière, comme cela arrive dans les plaques solides. Nous avons donné plus haut les lois des vibrations de ^ corps membraneux.

Anches membraneuses. — Millier est le premier qui se soit FooMiÉ. — PhysioL 6

occupé d'une manière sérieuse et au point de vue de la théorie * de la voix humaine des anches membraneuses. Nous devons dire cependant que Biot, Gagniard de Latour, M. Malgaigne, ont essaye avec des membranes de caoutchouc de produire ém sons analogues à ceux de la glotte.

Les lamelles membraneuses qui constituent ces andies diffèrent de celles dont nous avons parlé jusqu'ici, en ce qu'dhB ne vibrent que sous Tinfluence d'une certaine tension comme les cordes. Elles en diffèrent encore par quelques petits détails que nous mentionnerons peu à peu dans leur descripticm. MQUer a étudié ces anches sous trois formes différentes: l"" un ruban élastique tendu à la manière d'une corde entra deux branches rigides; ce qui fait qu'il peut vibrer sur diacun de ses bords ; 2"" une membrane élastique couvre une moitié ou une partie quelconque du bout d'un tuyau trticourt, et la portion sur laquelle elle ne s'étend point est ooo* verte par une plaque rigide, laissant une fente entre elle et 11 '^ membrane ; S" deux membranes élastiques sont tendues de tdto manière sur le bord d'un tuyau très-court, que chacune couvre une partie de l'ouverture, et qu'elles laissent entre elles une fente. Mailcr a remarqué que le son est le même dans les deux premiers cas eu soufflant sur le ruban élastique*. Il a remarqué encore qu'en soufflant à travers un tuyau sur ce ruban, le son que l'on obtient est d'un demi-ton à un ton plus élevé que celui que Ton produit en poussant un courant d'air délié sur la membrane elle-même et le dirigeant vers son bord.

(( Dans tous les cas, dit-il, on peut, en soufflant avec plus de force, élever de deux demi-tons le son produit par le soufQei En employant un tuyau rond, la membrane n'est tendue que suivant une direction parallèle à la fente. Or, on sait que les membranes tendues dans un sens vibrent d'après les mêmes lois que les corps flliformes élastiques par tension. MtlUer a

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eonslaté en effet qu'à égalité de tension et Tembouchure restant la même, l'intensité du son augmentait en raison inverse de h longueur de la membrane. U a constaté de plus que la litgeur de la fente influait peu suf l'élévation du son, mais que le souffle ne parle plus lorsque la fente est trop lar^.

Un cas intéressant à examiner était celui dans lequel deux IQembranes élastiques limitent la fente de manière à imiter gtossièrement une glotte. MûUer a trouvé que le son fondamen^

! td donné par chaque lamelle isolée, en dirigeant un coufint d'air sur elle par un petit tube, était plus élevé d'un dcni-ton.

Ainsi chacune d'elles donnant le /a, leur son commun était sol dièse. Si les deux lamelles ne sont pas tendues également, on parvient rarement à obtenir le son des deux à la W». D arrive alors que l'on n'entend qu'un son unique, celui Ae h lamelle qui vibre le plus facilement sous l'influence du

f P*«(ge de l'air. MtUler est parvenu à modifier beaucoup les ions m posant les doigts sur différents points d'une membrane de caoutchouc tendue à l'extrémité d'un cylindre, et ce phénomène n'a rien qui doive nous surprendre : il existe entre les hnguettes membraneuses et les languettes métalliques cette différence essentielle que si Ton augmente le souffle en faisant ^rer une languette métallique. Ton parvient quelquefois à faire Wsser le ton ; au contraire, en soufflant avec plus de force à divers une anche membraneuse, le son devient plus aigu.

Mûller n'a pas su donner une explication de ce phénomène , tt la principale cause de son embarras c'est qu'il avait remar-

. que que le son d'un harmonica à bouche s'élève un peu si on

<^8se l'air avec force. Il avait remarqué aussi que le son de

Tâbdie très-délicate d'une trompette d'enfant peut parcourir,

wiiant l'intensité du souffle, l'étendue entière d'une octave.

Ces contradictions aux conditions générales de la production

84 ACorsTion.

du son dans les anches sont plus apparentes que réelles, et il nous paraît aisé d en donner l'explication.

Lorsque à tra\ers un tuyau Ion soufQe sur une anche membraneuse, les rubans n*entrent en vibration qu'au moment (A leur tension est devenue suffisante pour réagir contre la pression deTair, et naturellement à mesure que cette pression augmente la tension augmente aussi et le son s élève. Dans un» anche métallique qu*arrive-t-il ? En vertu do sa rigidité, la languette oppose une résistance à la pression de Tair, et sous Finfluence d'une pression trop faible, elle ne vibre que dans une partie de sa longueur ; par conséquent le son monte. Si en aitg* mentant la pression on force la languette à vibrer jusqu'à sa base, sa longueur sera augmentée, et le son baissera.

Quant au phénomène qui paraissait extraordinaire à Millier, celui de l'élévation du son dans l'harmonica et la trompette d'enfant, il s'explique tout naturellement : le peu d'épaisseur de ces languettes fait qu'elles vibrent dans toute leur longueur sous l'influence d'une faible pression ; dès que la pression augmente, la languette s'iIlcu^^e et ne vibre plus que par son extrémité libre, comme la carte dans la roue dentée de Savart, de telle sorte que le son s'élève. Dans ces instruments la longueur de l'anche diminuée mesure que la pression augmente.

Mtiller a fait un grand nombre d'expériences longuement exposées dans son Traité de physiologie^ sur l'influence du portevent et du tuyau. Les résultats qu'il a obtenus sont analogues à ceux que Ton obtient avec des languettes métalliques.

«( Ordinairement, dit-il, par des tuyaux successifs ou par l'allongement des tuyaux, le son baisse jusqu'à ce que le tuyau ait atteint une longueur telle que le son fondamental qu'il produit à lui seid soit en harmonie avec celui de Tanche, et l'abaissement cesse dès avant qu'on en soit arrivé là ; car il n'est pas facile d'abaisser ainsi le son d'une octave ; par exemple, on ne

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peut lelaire descendre que de ui^ à /a^; à une certaine limite, il remonte au son fondamental de Tanche ou à peu près. »

Mflller ajoute encore que les expériences avec les anches métalliques comportent une bien plus grande précision, parce que le changement de force du souffle ne modifie que très-peu le son des anches métalliques, tandis qu'il change avec facilité celui des anches membraneuses d'un demi-ton ou mémo d'un ton entier. Ces expériences, dont le mérite et Toriginalité sont incontestables, n'ont pu donner au grand physiologiste les résultats qu'il pouvait en attendre. Quand nous étudierons la physiologie du larynx, nous dirons pourquoi il en a été ainsi.

Pour le moment nous nous bornenerons à dire que Tanche membraneuse de MûUer n'était pas du tout comparable à l'anche vocale.

Persuadé cependant qu'il existe une grande analogie entre le fonctionnement du larynx et le mécanisme du son dans les Mdies membraneuses, nous avons poursuivi les recherches de Mûller, et nous croyons avoir atteint le but qu'il poursuivit en donnant à ses anches une forme nouvelle , qui rappelle plus exactement la disposition de la glotte humaine.

Houvelles anches membraneuses. — Ces anches sont constituées par deux petites lames de caoutchouc très-minces, soudées par leurs bords ; elles présentent un orifice supérieur ?w doit être la partie vibrante de Tanche, un orifice inférieur çn doit être soudé exactement sur un tube de caoutchouc destiné à servir de porte-vent. La longueur de Torificc supérieur mesure deux centimètres et demi. Les lamelles sont plus minces que le tube de caoutchouc sur lequel elles sont fixées ^ manière à pouvoir s'appliquer exactement Tune contre Tau- ^ et à opposer ainsi une certaine résistance au passage de l'air.

Pour obtenir un son, on souffle avec la bouche dans le porte-

ACODSTIUUE.

Fig. I. RooTeUe

vent, puis on saisit rcxtromité de Tanohe un peu au-dessous M sa partie libre, et on exerce une tension progressive jusqu'à ob que le son soit produit. Deux procédés différents peuvent ttre employés pour parcourir les diSi&reiiti tons de la gamme. Le premier consistai tendre de plus en plus les rubans; le 16* cond à diminuer peu à peu avec les doigti la longueur de la partie vibrante.

Si Ton emploie isolément l'un ou Vnxh tre do ces deux procédés, la tension pv exemple, les effets que Ton obtient soat très -limités; le son s'élèvera de trah à quatre notes au plus, bien que Ton aiiff mente Tintensité du souffle. Il en est de même de Tocclusion progressive emidofée seule ; elle ne donne naissance qu'à ua nombre de sons très -restreint. Mais à pour la production de chaque note, on combine Tocclusion progressive avec 11 tension, non -seulement les sons senmt plus nombreux , mais encore plus agréables , et Ton pourra ainsi parcourir tous les intervalles compris entre trois octavM, c'est-à-dire la plus grande étendue de II voix humaine.

La formation du son dans ces ancbei n*est pas si simple qu'on pourrait le croire au premier abord , et, comme nous comparerons plus tard cette formation à celle de la voix humaine, il est de U dernière importance que nous en constations bien les conditions.

A notre avis, Ton doit considérer l'extrémité supérieure de

A. LanMt de noQtcboae.

p. OoTtrtare de l'anche.

G. Partie Tibrante.

D. Tube de eaoutcbonc.

B. Tayau porte-Tenl.

INSTRUMENTS MIXTES (aNCHEs). 87

ehacune des deux lames membraneuses, c'est-à-dire la partie vibrante, comme si elle était constituée par une série de petites languettes analogues à celles de Tharmonica, dont le point fixe serait à une certaine distance au-dessous de la partie vibrante, à 1 centimètre par exemple, et les parties libres correspondraient à la portion libre des lames. Seulement dans ces anches membraDeuses, l'extrémité, qui doit être fixe, est rendue telle par la tension plus ou moins grande des nibans. Cette tension a pour effet de rapprocher les lames Tune de l'autre en cet endfoit, de rendre par conséquent le passage de Tair plus difficile, et d'établir ainsi dans cette partie de l'anche, un ressort partieuliepqui donne la mesure des vibrations que les parties libres Btuéeg au-dessus, doivent effectuer.

Rmr obtenir les eflbts dont nous venons de parler, il est in- Sspensable de saisir les deux bords de l'anche un peu au-des- MHiide la partie libre. Bi la tension était pratiquée tout à fait SQ niveau de l*orifice supérieur, il serait impossible d'obtenir un son. Cette particularité vient à l'appui de ce que nous di-. sions tout à l'heure sur )e siège du ressort de l'anche.

Considérant toujours les lamelles formées par une série de pttites languettes, dirigées de bas en haut dans le sens de leur longueur, il nous sera facile de comprendre l'influence de la tension sur les modifications du son. En effet, si la tension ne Biodifle pas la longueur de ces anches, elle modifie profondément leur structure, et elles subissent les mêmes lois qui régissent les vibrations des cordes, ce qui veut dire, en d'autres .tenneg, que le nombre de leurs vibrations est réciproquement pwportionriel aux racines carrées des poids qui les tendent. Ce- Pendant la longueur des parties vibrantes doit diminuer sous • influence de la tension, et cette diminution, bien que peu considérable, doit avoir son influence.

Les effets de Tocclusion sur le nombre des vibrations s'ex-

pliquent par la modification imprimée à la longueur des parties vibrantes, et cotte influence s'exerce selon les mêmes lois qui régissent les vibrations des cordes, c'est-à-dire que le nombre des vibrations est en raison inverse de la longueur des parties vibrantes. De mémo que dans les cordes, la quantité dont il faut diminuer la longueur des rubans pour élever le son, devient de plus en plus petite à mesure que cette longueur devient moins grande, ce qui revient à dire que, plus Tanche devient petite, moins il faudra la modifier pour abaisser ou élever le ton.

L'influence du porte-vent n'est pas très-considérable sur les vibrations de ces instruments. Gela tient sans doute aux modifications faciles que Tanche peut subir soit dans sa tension, soit dans Tétendue de sa partie vibrante, ce qui lui permet de s'accommoder avec toutes les longueurs possibles du tuyau porte-vent.

Les principes que nous venons de donner sur la formation du son dans les anches membraneuses sont la base delà théorie du son de la voix.

Nous allons examiner, en terminant, une autre espèce d'anche qui nous rapproche d'un degré de plus de Tanche par excellence, dont nous nous sommes proposé d'expliquer le mécanisme. C'est Tanche qui forme le son dans les instruments de la classe des cors.

Cors. — On n'a pas toujours considéré ces instniments comme des instruments à anche, et encore aujourd'hui quelques auteurs prétendent que le son est formé, comme dans les tuyaux à bouche de l'orgue, par Técoulement périodique de l'air. Il est cependant une expérience bien simple qui devrait ramener tous les esprits à la môme opinion. Cette expérience consiste, comme Ta fait Savart, à s'assurer par les yeux, et au moyen d'une embouchure de cristal, que se sont bien les lèvres qui vibrent pendant la production du son.

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La conformation anatomique des lèvres les rendrait certainemeot impropres à jouer le rôle d'anches, si, par sa volonté, rhomme ne leur donnait une disposition particulière qu'il n'est pas inutile de bien préciser.

Pour être apte à vibrer comme une anche, un corps doit réunirèux conditions : une certaine rigidité jointe à une élasticité firdleàétre mise en action. Au premier abord, nous ne trouvons aucune de ces conditions dans les lèvres, mais en y regardant de plus près, nous verrons que Torbiculaire des lèvres se contracte et acquiert ainsi une certaine rigidité. Grâce à cette contraction, la muqueuse qui le recouvre et qui lui est unie par un tissu cellulaire très-lâche, se détache en quelque sorte de la surface rigide du muscle, et vibre comme une simple languette, sous rinfluence du passage de Tair. La longueur de cette languette, d'abord limitée par les dimensions de l'embouchure, peut être diminuée encore davantage par la contraction de l'orbiculaire, et dès lors elle fonctionne d'après les mêmes lois que te anches de caoutchouc dont nous venons de donner la description. Dans les instruments dont nous parlons, Tembouckure a une très-grande importance , c'est elle en effet qui donne la mesure de l'anche vibrante, et qui reçoit dans le petit entonnoir qui la constitue le premier jet sonore. La forme de cet entonnoir a une influence réelle sur les qualités du son, et Dous tenons de M. Legendre, l'habile cornet à piston, que ce n'est qu'après de grandes difficultés qu'il est arrivé à donner ^ cette cavité la forme et les dimensions qui lui conviennent, '^ns ces instruments comme dans ceux à anche métallique, le ^yyau sonore apporte dans la production du son produit par les '*^es, une colonne d'air dont lesdifférentes dimensions s'accommodent plus ou moins bien aux vibrations déjà produites, ^te accommodation est indispensable, car si l'on veut faire vibrer les lèvres alors que la colonne d'air n'est pas propice

à la formation du ton qif on veut produire, on sent de h part de la colonne d'air une résistance insurmontable et \m lèvres restent immobiles. Dans le cor, la colonne d*air est mo* dificc par des pistons qui rallongent ou la raccourcissent, et pir rintroduction de la main dans le pavillon. Dans le trombonne, la colonne d'air est allongée ou raccourcie au moyen d^une eoo* lisse. Dans rophicléido et les autres instruments à cleb, lei modifications de la colonne d'air sont obtenues {>ar des tmu percés le long des parois du tuyau sonore et que l'on ouvre oo que Ton ferme à volonté. Le point essentiel pour nous, c'eirt d'avoir constaU) que le nombre des vibrations produites parhi lèvres est le point de départ du son produit.