CHAPITRE III

INSTRUMENTS A CORPS VIBRANT LIQUIDE

On n’a guère utilisé encore les sons que l’on peut obtenir avec des liquides. Cependant, les phénomènes sonores qui accompagnent l’écoulement des liquides ont une importance assez grande pour arrêter un instant notre attention. En effet, c’est sur cet écoulement et sur les sons qu’il produit que Savart, Masson, Longet ont établi la théorie de l’écoulement des gaz et celle des sons qu’ils produisent. Savart avait observé que toute veine liquide lancée verticalement de haut en bas par un orifice circulaire, est toujours composée de deux parties distinctes : celle qui touche à l’orifice est claire, transparente; elle ressemble à un cône de cristal dont la base toucherait l’orifice et le sommet tronqué se continuerait avec la veine fluide. — La deuxième partie fait suite à la précédente ; on la reconnaît parce qu’elle est moins transparente et plus agitée. Avec un liquide coloré, on peut s’assurer, en plaçant le jet devant une fente percée dans le volet d’une chambre obscure, que cette partie est composée d’un certain nombre de renflements allongés qui semblent, dans leur partie supérieure, envelopper l’extrémité inférieure de la partie limpide. Ces ventres ont une longueur et un diamètre d’autant plus considérables que la hauteur du liquide dans le vase est plus grande, ou, en d’autres termes,

que la pression est plus forte. Quand on regarde la veine liquide de bas en haut, on s’aperçoit que la partie trouble est composée de grosses gouttes placées verticalement les unes au-dessus des autres, et laissant entre elles des espaces vides beaucoup plus grands que leur propre diamètre. On dirait qu’en cet endroit, la continuité du jet n’est pas réelle; et, en effet, si l’on passe rapidement un corps mince et étroit, une lame de couteau par exemple, à travers la partie trouble de la veine, perpendiculairement à sa direction, il peut arriver qu’elle ne soit pas mouillée. L’écoulement du mercure, dans les mêmes conditions, donne d’ailleurs une preuve incontestable de cette discontinuité de la veine. En regardant à travers cette veine, mais au niveau du commencement de la partie trouble, on distingue parfaitement les objets qui sont placés au delà. Cette translucidité du mercure ne peut s’expliquer que par une discontinuité de la veine en cet endroit. Les gouttes qui forment la partie trouble de la veine résultent de renflements annulaires qui, prenant naissance très-près de l’orifice, se propagent à travers la partie limpide de la. veine, en augmentant de volume à mesure qu’ils descendent; ces renflements se séparent au niveau de la partie trouble pour former les gouttelettes.

Le mouvement qui accompagne ce phénomène se fait avec une grande régularité, à des intervalles de temps égaux entre eux, qui donnent naissance à un son très-faible, il est vrai, mais que l’on peut parfaitement distinguer en approchant l’oreille de la partie trouble de la veine.

La cause de cet écoulement périodiquement variable est due à une succession périodique de pulsations, qui ont. lieu à l’orifice du vase, et ces pulsations elles-mêmes sont engendrées par les modifications survenues dans la masse entière du liquide, sous l’influence de l’écoulement. Cette dernière in-

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fluence est suffisamment démontrée en mettant directement en contact avec le réservoir un corps sonore en vibration, un timbre par exemple. Les vibrations de ce dernier se communiquent à la masse entière du liquide, et si les oscillations de la veine ne sont pas de même nature que celles du timbre, sa constitution change subitement. Si-, au contraire, les vibrations sont de même nature, le son de la veine se trouve renforcé.

A cette occasion, nous citerons cette expérience remarquable de Savart : « On prend un réservoir duquel le liquide s’écoule sous une pression constante, on reçoit le jet sur la petite branche d’un siphon, dont la grande branche, verticale comme la petite, s’élève au-dessus du niveau de ce réservoir; le liquide provenant de la veine remplit le siphon, et le niveau s’élève dans le tube au niveau de l’eau dans le réservoir. Si, dans ce moment, on produit près de la masse liquide un son dont le nombre de vibrations soit le même que celui de la colonne liquide, ce liquide descend brusquement dans la grande branche du siphon pour remonter aussitôt que le son cesse. »

Savart a conclu de toutes ces expériences que le nombre de pulsations des liquides à l’orifice est déterminé uniquement par la vitesse de l’écoulement et le diamètre de l’orifice et que la pesanteur est la seule cause du phénomène ; qu’il est produit par de très-petites oscillations de la masse entière du fluide, dont la partie centrale s’abaisse, tandis que la partie la plus extérieure est animée d’un mouvement en sens contraire. Ces recherches sur la formation du son par l’écoulement des fluides, et dont nous n’avons donné qu’un simple aperçu, sont certainement remarquables ; nous y voyons une manière ingénieuse d’obtenir des sons avec un corps qui jusque-là semblait ne pouvoir pas en produire par lui-même. L’on croyait en effet que le

ACOUSTIQUE

choc des liquides est indispensable pour les faire vibrer. L’instabilité des molécules de ce corps justifierait cette croyance; mais si l’on avait réfléchi que le mouvement sonore n’est autre chose que le mouvement de la force élastique, et que les liquides, comme tous les corps de la nature, jouissent d’une certaine élasticité, l’on aurait pu affirmer à 'priori que les liquides, comme les autres corps, sont susceptibles de fournir des vibrations sonores ; ce n’était plus dès lors qu’une question de procédé, et celui que Savart a trouvé dans l’écoulement des liquides est le plus simple.

Pour démontrer que les liquides se conduisent de la même manière que les gaz dans la formation du son, Savart a remplacé l’air qui, dans les tuyaux d’orgue, fournit les vibrations sonores, par une masse d’eau. Par ce moyen, il a obtenu un son très-aigu, dont le degré d’acuïté dépend : 1° de la vitesse d’écoulement; 2° de la distance du biseau à l’orifice. Le son est d’autant plus aigu que la vitesse est plus grande et le biseau plus rapproché de l’orifice. Dans une autre expérience, il a pris un tube à l’orifice duquel il a projeté un jet liquide et il a obtenu ainsi un son semblable à celui de la clef forée.

Ces différentes analogies que le grand physicien a cherchées à établir par des expériences ingénieuses, entre l’écoulement des liquides et celui des gaz, existent réellement; mais il nous semble que les conséquences qu’on en a tirées après lui ont été poussées un peu trop loin. Savart lui-même ne s’expliquait pas comment dans les gaz, « où. il n’y a pas de force attractive comme dans les liquides, il pouvait exister cette disposition particulière des veines, cet état de vibration dans la masse et la formation de ces parties troubles qu’on aperçoit dans un jet de vapeur d’eau. On ne peut, dit Savart, actuellement donner aucune explication satisfaisante de ce fait, qui paraît dépendre

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de la disposition des filets fluides qui se produisent dans la masse au moment de l’écoulement. »

Nous ne prétendons pas être plus heureux que Savart dans cette explication; mais dans le chapitre qui va suivre et où nous nous occuperons de la formation du son par les vibrations aériennes, nous chercherons à établir les différences qui existent entre l’écoulement des liquides et celui des gaz, au point de vue de la production du son.