CHAPITRE PREMIER

Des conditions physiques de l'audition.

Une impulsion mécanique imprimée à l'organe acoustique produit la sensation du bruit dans le nerf auditif. Lorsque celte impulsion vient à se répéter avec vitesse et d'une manière réj^ulière, elle donne lieu à un bruit déterminnble, qu'on appelle son. L'élévation ou l'acuité du son croît en proportion du nombre des impulsions dans un temps donné. Les vibrations de corps élastiques sont la plus fréquente de toutes les causes du son. Pendant l'action d'une scie, delà roue de Savart, ou de la sirène de Gagniard-Latour, de simples chocs, qui, par eux-mêmes, produisent tout au plus la sensation du bruit, acquièrent par leur accumulation la valeur d'un son déterminé. Un corps élastique vibrant qui , en comptant ses excursions des deux côtés , ferait mille oscillations par seconde , donnerait dans le même laps de lemps cinq cents impulsions à l'organe auditif par l'intermédiaire de l'air ou du milieu conducteur du son. Ces impulsions correspondent parfaitement, quant au résultat, à cinq cents secousses d'un corps qui résonne par des chocs seulement, et non par des oscillalions semblables à celles du pendule.

Que les sons soient produits par des oscillations ou par des heurts, la propagation des oscillations ou des secousses à l'organe auditif s'effectue toujours d'après les lois du mouvement ondulatoire, qui s'appliquent également à la formation pri-

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mordiale des sons engendrés par des oscillations. Il faut donc commencer par traiter du mouvement ondulatoire.

I, Mouvement ondulatoire en général (1).

Quand l'équilibre des molécules d'un corps vient h être dérangé par une cause extérieure, son rétablissement est précédé d'un mouvement de ces mêmes molécules, en vertu duquel elles se rapprochent et s'éloignent alternativement de leur situation primitive. Lorsqu'on pousse un pendule de côlé, il marche jusqu'à ce que sa force motrice soit devenue z=o ; alors il est tiré de haut en bas par sa pesanteur, et tombe avec une vitesse accélérée ; mais, ne pouvant point par cela même demeurer en repos, il remonte du côté opposé , et ainsi de suite, jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli. Les mouvemens par lesquels les molécules d'un corps se rapprochent et s'éloignentalternativementde leur position d'équilibre, sont appelés vibrations OU ondulations. Les ondulations sont ou des ondes d'inflexion OU des ondes de condensation. Dans le premier

cas, la surface du corps se couvre de protubérances et de dépressions , sans que sa densité subisse aucun changement. Dans le second , l'onde consiste en une condensation sans changement de la surface : à la dépression des ondes d'inflexion correspond ici une raréfaction. L'oscillation est ou progressive , quand elle s'avance successivement à la surface du corps , ou stationnaire , quand elle ne change pas de lieu et ne fait que s'écarter à droite et à gauche.

A. Ondes d'inflexion des liquides.

• Les ondes d'inflexion des liquides sont des changemens que l'équilibre éprouve à leur surface et jusqu'à une certaine

(1) Consultez E.-H. Weber et W. Weber , TVtlhnlehre , Léipzick ,

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profondeur. La pesanteur est la cause de ce mouvement ondulatoire. Les ondes d'inflexion de l eau sont beaucoup trop lentes pour pouvoir devenir la cause de sons. Cependant il importe d'en connaître les lois , car c'est en elles qu'on observe le plus facilement les luis du mouvement.

1, Ondulations progressives ^ ou ondes.

Quand l'équilibre d'un liquide est troublé sur un point , il se forme, autour de ce point, une onde circulaire, avoc protubérance et dépression circulaires, qui se propage en dehors, et à laquelle succèdent de nouvelles ondes. Plus le choc a été fort, plus les ondes sont élevées, et plus leur vitesse est grande; mais celle ci dépend aussi de la profondeur du liquide. Lorsqu'on produit des ondes dans une gouttière profonde et à piirois parallèles, au moyen d'un choc dirigé sur toute la largeur de la gouttière , ces ondes marchent en ligne droite, et noncirculairement. Du reste, le mouvement ondulatoire n'est point un mouvement pro{;ressif des particules de l'eau ; car celles-ci re^tent en place pendant que les ondes passent par dessus. Les molécules du liquide éprouvent seulement, à l'endroit où une onde passe sur elles, une rotation qui dépend de ce qu'à l'arrivée de l'onde, elles sont situées à sa partie inférieure , tandis que, durant la marche de celte onde, elles en g;jgnent successivement le sommet : l'onde continue cependant son cours, et les mo éculps d'eau descendent le long du versant postérieur jusque dins la dépression , d'où elles remontent à rapj)roclie de l'unJe suivante.

Ttjuies les fuis que deux ondes, d'égale hauteur et provenant de lieux opposés, se rencontrent, elles se croisent sags se porter obstacle luneà l'autre. La protubérance de Tune et celle de l'autre se confondent, et en forment une de hauteur double ; les deux dépressions font de même. Ici deux forces qui agissent en sens contraire sollicitent les molécules du li-

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quide à des rotations en sens opposé. Ces sollicitations se détruisent mutuellement, et les molécules ne se meuvent que verticalement. Après le croisement, les onies continuent de marcher chucune dans sa direction.

Si, à la rencontre de deux ondes, la protubérance de Tune coïncide avec la dépression de Taulre, elles se détruisent réciproquement , et le point demeure uni. Après le croisement, les ondes reprennent leur direction.

Lorsque des ondes paralèlles se croisent avec d'autres ondes paralèlles ayant une directi( n différente, mais non opposée, les divers cas qui viennent d'être passés en revue ont lieu à la fois sur des points différens. Supposons que, dans Figure 60, la figure 60, les lignes pleines représen \ \ \ V tent les proiubérances des ondes, et les lif^nes

•A^ \ \ --^ ponctuées leurs dépressions, il arrive qu'aux ^XX I : ï^ P''^^^ ^^ '^^ premières se croisent , des pro-

f ^MTTT^ tubérunces d'une hauteur double se forment, J^fi ; / "^ ^"'à cew\ où les secondes se croisent , des * dépressions d'une profondeur double ont

lieu, et qu'à ceux où les li{}nes pleines se croisent avec les lignes ponctuées, la protubérance des unes et la dépression des autres se détruisent mutuellement, de sorte que ces endroits demeurent unis. C'est là Tinterférence des ondes.

Les ondes sont réfléchies par les parois des corps solides. Leur réflexion a lieu sous le même angle que leur incidence, comme pour la lumière. Supposons une onde décomposée en une série de forces qui marchent côte à côte, chaque partie de cette onde est réfléchie par la paroi solide sous un angle égala celui sous lequel elle le choque, d'où résulte un système de pai ties réfléchies d'ondes formant ensemble une onde réfléchie, et qui ont ou la même direction que les ondes primordiales, ou une direction différente. Les ondes réfléchies et les ondes primordiales ont une même direction quand on ex~ cite des ondes en ligne droite dans une gouttière profonde,

4D/| des COiNDlTU)NS PriYàlQCES

et que leur direction est perpendiculaire à la paroi réfléchissante , ou aussi lorsque des ondes circulaires partent d'un point, et choquent une paroi qui décrit elle-même un cercle autour de ce point : dans ce dernier cas , les ondes réfléchies reviennent vers le centre du cercle.

Une onde circulaire qui rencontre une paroi droite subit la même réflexion que si elle venait d'un point situé derrière cette paroi, à une distance égalant celle qui estcomprise entre celle-ci et le centre de Tonde primitive.

Les ondes qui partent d'un des foyers d'une ellipse, à la périphérie de laquelle elles renconirent une paroi, sont réfléchies de telle sorte qu'au retour leur centre coïncide avec l'autre foyer de l'ellipse, attendu que l'angle de réflexion est égal à celui d'incidence.

Par la même raison , celles qui partent circulairemeni du foyer d'une parabole , à la périphérie de laquelle elles rencontrent une paroi, reviennent sur elles-mêmes suivant une ligne droite paralèlle à l'axe de la figure. De même, les ondes rectilignes qui suivent une direction paralèlle à l'axe d'une parabole sont réfléchies par les parois de celle-ci , de telle sorte qu'à leur retour elles aient pour centre commun son foyer, où, en conséquence, elles se réunissent circulairement et conceniri(|uement. Donc, quand des ondes circulaires, partant du foyer d'une parabole dont les parois les renvoient transversalement dans une direction paralèlle à l'axe , viennent à rencontrer ufl second segment de parabole, elles éprouvent une nouvelle réflexion qui les fait coïncider au foyer de cette seconde ligure.

Figure Cl. Vient- On à produire des ondes dans

■ — 'Z/^^><^^><?<^\ — y^^n par un choc ayant lieu suivant la

( ((OUDOO) )) J^ongueur d'une ligne, on peut se re-

. — Vv.,--,^<y^<î>o.. .y — présenter chaque point de cette ligne

comn:ie un centre d'ondes circulaires dont le départ est simultané, et qui, par conséquent, conservent toujours la même

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dimension dans leur course ultérieure. De la superposition des cercles, il résulte, paralèllenient à la ligne d'où le choc est parti, une plus grande onde droite , antérieure et postérieure {a b). Fig. 62. Un corps qui chemine dans l'eau donne lieu sans cesse à des ondes circulaires. Les plus récentes sont encore petites , tandis que les plus anciennes, derrière le corps , ont déjà d'autant plus d'étendue qu'elles sont nées plus tôt. Sur les côtés , où ces ondes se couvrent , elles en produisent de plus grandes, a, 6, qui divergent en s'éloignant du corps d'où émane le choc.

Quand des ondes passent à travers une ouverture, elles ne conservent pas la forme qu'elles avaient dans celte dernière ; leurs extrémités , en passant près des bords , s'infléchissent circulairement autour deux, de manière qu'après leur passage les ondes s'étendent non pas seulement en avant, mais encore sur les côtés. C'est là ce qu'on appelle l'inflexion des ondes.

Figure 63.