MARET

Dans ses études sur le mécanisme de la marclœ , le pro- ' fesseur Garlet avait besoin d'inscrire les oscillations verticales que le pubis exécute a chaque phase d'un pas. Il lui fallait, pour supporter le tambour explorateur, un appui qui restât toujours à la même hauteur au-dessus du sol, tout en se déplaçant horizontalement suivant la translation du corps. Ces conditions ont été réalisées au moyen d'un manège tournant dont le bras, toujours parfeitement horizontal, portait le tambour explorateur. Le levier de l'appareil, relié au pubis, s'élevait et s'abaissait tour à tour pendant la marche (1). On avait donc ainsi un point d'appui, à la fois mobile dans un plan horizontal, et fixe par rapport aux mouvenients verticaux qu'il s'agissait d'inscrire.

Enfin, quand il faut inscrire les oscillations verticales d'un corps qui ne peut être relié à aucun point d'appui, il est possible encore de réussir, en certains cas, au moyen de l'artifice suivant représenté figure 79.

Fig. 79. — Tambour explorateur des oscilUtions. Cet appareil s'applique à l'élude des réactioQS verticales ou horizontales qui accompagnent les dirrércnies allures de l'homme ou des animaux, à l'étude des oscillations du corps de l'oiseau pendant le roi. etc.

On charge d'une masse le levier d'un tambour explorateur; ce levier est placé horizontalement sur une planchette à laquelle on imprime des oscillations verticales. Dans ces conditions de mouvements continuellement variés imprimés à l'appareil, la masse qui charge le levier présente continuellement une résistance par son inertie; quand le tambour s'élève, la masse abaisse la membrane, tandis que dans les mouvements d'abaissement elle la relève. Il est bien entendu que ces effets ne peuvent se produire qu'à la

(1) Voir pour les détails de l'expérience : Annales des Sciences naturelles, juillet 1872.

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LA MÉTHODE ORlÉPHIQUE. i53

condition que les oscillations imprimées à l'appareil soient rapides, comme celles du corps de l'oiseau dans le vol (1) ou comme celles qui constituent les réactions d'un cheval au trot ou au galop (2). ».

Inscription des vibrations sonores, — Aux mouvements rectilignes alternatifs doivent se rattacher les vibrations des cordes, des diapasons, des verges élastiques et des membranes. .

Ces mouvements ont été étudiés à l'aide de la méthode graphique par un grand nombre de physiciens parmi lesquels Helmholtz , Kœnig , Lissajoux , et tant d'autres ont fait des découvertes de premier ordre. On peut affirmer que c'est à l'emploi delà méthode graphique que l'acoustique doit d'être aujourd'hui l'une des sciences les plus avancées. Il faudrait de longs développements pour exposer, même sommairement, la manière dont se combinent entre elles les vibrations de différents nombres et reproduire les figures graphiques qui caractérisent leurs accords. Pour les détails de cet intéressant sujet, nous renverrons aux traités spéciaux.

En résumé, on voit que tout mouvement rectiligne peut être inscrit d'une manière assez facile, soit que ce mouvement se produise dans une seule direction, soit qu'il ait lieu alternativement dans les deux sens.

Ni la force du mouvement, ni sa rapidité extrême ne peuvent l'empêcher d'être inscriptible. Marcel Deprès, dans une remarquable expérience, a inscrit directement sur une plaque enfumée le mouvement d'un projectile lancé par la poudre à canon. D'autre part, à titre de mouvement d'une extrême lenteur pouvant être graphiquement représenté, je citerai l'accroissement d'une plante. On a vu, d'autre part, comment se réduit ou s'amplifie le mouvement pour être le mieux possible approprié à nos moyens d'étude ; plus tard, à propos de la technique expérimentale, je montrerai par quels procédés le tracé d'un mouvement quelconque peut être grandi ou diminué suivant le rapport désiré, sans que la forme en soit nullement altérée.

Enfin j'insiste sur l'importance extrême de ne pas multiplier

(1) Voy. La Machine animale, p. 277.

(«)//>/(/., p. 160 et 172.

IM

le&.appareils - en raison des différentes sortes de mouvements qu^ils doivent inscrire. Deux ou trois types différent^ d'instruments semblent devoir être toujours un minimum indispensable, mais le lecteur a dû remarquer la préoccupation que j'ai toujours eue d'appliquer les mêmes appareils aux usages les plus différents. Quelle qu'en soit la provenance, quels que soient lés aVtrlîces employés pour le recueillir, un mouvement de trèsgrande étendue pourra, à peu près toujours, être réduit au nîoyen d'une vis ;' un mouvement de moyenne étendue transmis à^ l'aide d'uii fil sans modification de son étendue; enfin un mouvement très-faible sera amplifié par un levier.

l MÉTHQpB QnAPBIClUB.

Inscription d«a Mtonvcments eonapoaés qat s'exécnleat

Expériences des acoustlciens ; tracés do Kisni g.— Applications à la délern ■ lion des mouvements de l'aile de l'insecle.— Trajectoire de l'aile ds i'ois — Oscillations de l'otseau dans le plan vertical. — Trajectoire de l'oi ' dans les airs. — Applications diverses.

On a vu dans le, chapitre I*' (l). comment, çuivàrit la méthode des aeousticiens, on trace sur le papier la trajectoii'c décrite par une vei^e de -VVhéàtstoné qui diretitions perpendiculaires. l'une âl'autre. tfé.unedé ces trajectoîpes;' elle n'exprime le, parcours de la pointe écrivante, abslracl faite du temps employé par cette pointé à suivre telle ou telle partie de la courbe tracée.

Mais,' quand on a obtenu une semblable figure écrite sur papier immobile, si l'on re-

vibre' èui'iant deUx La figuré 80monque

' cueille le tracé du même mouvement sur un toire d-une verge. papier qui marche avec une vitesse connue, ^" weflisioji«,ïi-

, . „ , braiK danslerap-

On obtient une hgure nouvelle dont la comparai- pon se a j 3 ; son avec celle qui s'est inscrite sans translation ""'■' '^'^"*!"' ^'"'

' un pBpier immo-

r du papier permet d apprécier les phases du Me. mouvement vibratoire.

La figure 81 n'est autre que celle qui est représentée figure 80, avec cette différence que, dans Iq second cas, le papier qui .reçoit la courbe marehe avec une vitesse de 30 centimètres par seconde..

C'est par ce même, procédé que j'ai essayé d'inscrire les vibrations de l'aile de différents insectes et que j"ai recueilli (les ligures partielles, du parcours de ces organes. On voit un . spécimen de ces tracés dans la figure 82.

Ce qui empêche d'obtenir ainsi la forme complète àe cette trajectoire, c'est que l'aile d'un insecte, tournant autour de son point d'attache, décrit à son extrémité une figure sphériquequi ne peut être tangente que par un point à la surface d'un plan

\i le ripporl tel tS; trace

et surtout à la' surface d'un cylindre comme ceux qui servent à recueillir les tracés. Ce n'est qu'en appuyant un peu fortenientia poiale de Taile contre le cylindre qu'on obtient des figures moins incomplètes, mais la flexion de l'aile qui se produit alors entraine une déformation des tracés.

. Tig. «t. — Tracés pirliel» it la injecloirc d'me il[« i'iatetu ïcndtal le vol.

Les mouvements de l'aile de l'oiseau peuvent s'écrire d'une manière beaucoup plus sûre, grâce aux appareils à transmission du mouvement. On a vu comment fonctionne le pantographe à transmission déjà décrit dans le chapitre i" (1). Que l'on suppose l'un de ces appareils placé sur une table, en face d'une surface de verre enfumé sur laquelle sa pointe va tracer, tandis que l'autre appareil, placé sur le dos d'un oiseau de forte

(1) T. I. p. 134, Qg. 6».

Ul HBTKOpE OflAPBIQUB. .151

taille, est actionné par le double mouvement de haut en bas et d'avant en arrière que les ailes exécutent dans le vol. Les mouvements du premier appareil , transmis au second par des tubes de longueurs suffisantes, iront s'inscrire sous les yeux de robser\'ateur (1).

La disposition de l'appareil explorateur peut être modifiée plusoumoins, suivant les besoins particuliers, mais, dans tous les cas de ce genre, elle se compose essentiellement de deux tambours disposés perpendiculairement l'un à l'autre et dont l'un reçoit les mouvements verticaux, l'autre, les mouvements qui se font d'avant en arrière.

Dans certains cas, il est plus facile de recueillir séparément les mouvements de sens vertical et ceux de sens horizontal ; puis, quand on a obtenu la courbe de chacun d'eux, on s'en sert pour recomposer- la courbe fermée de la trajectoire de l'aile, suivant les procédés de la géométrie. C'est par cette méthode que j'ai obtenu la trajectoire de l'aile de la buse et celle du pigeon. . r! j . , ■ , ^

La figure 83 montre, dans la courbe formée d'une ligne pleine A P, les mouvements d'avant en arrière de l'aile du pigeon» la courbe ponctuée H B correspond au mouvement dans le sens vertical.

(1) La Machine aaîmale, p.244. ' ■ ,- ,

■ Ces deux courbes combinées engendrent, pour chaque révolution de l'aile de l'oiseau, une courbe ferînée dont la figure 84 fournit un lype, - ■ •

La courbe de la trajectoire de l'aile d'un oiseau représente toujours une sorte d'ellipse dont les axes sont fort inégaux'. Le grand axe est incliné en bas et en avant par rapport à la direction du vol. Enfin, la flèche qui accompagne la courbe indique le sens dans lequel s'effectue le mouvement.

On peut encore obtenir une courbe composée qui exprime les déiix ordres d'oscillations qu'un oiseau, en volant, exécute dans le plan vertical. On a vu figure 79 la disposition de l'appareil explorateur i^% oscillations verticales. Placé sur le dos d'un oiseau, sur la croupe ou sur le garrot d'un cheval, sur la tête d'un coureur, cet appareil transmet au levier écrivant ce qu'on appelle les réactioiis verticales. Si, au lieu d'être placée horizontalement, la membrane de ce tambour explorateur était placée dans uni plan vertical, en présentant sa face antérieure dans la direction du vol, l'appareil deviendrait un explorateur des réactions horizontales, c'est-à-dire des accélérations et des ralentissements qui accompagnent les différents instants dû vol. En combinant deux explorateurs des oscillations* de l'oiseau, de façon à recueillir et à inscrire en m^e temps les oscillations verticales et les oscillations horizontales, on ob-

LK kÈTMOUE aRAPHlQUE.

tient une courbe représentée

■ figure 85 et qui retrace toutes les réactions du vol.

Je n'entreprendrai pas ici l'analyse de cette courbe (1),

■ cl me bornerai à la signaler comme l'une des plus instructives qu'on puisse recueillir dans l'analyse graphique du vol des oiseaux.

Enfin, j'ai proposé un procédé qui permettrait d'ins- "ië crire la trajectoire que par- ^1 court dans l'espace un oiseau 1 .

qui plane ou un ballon em- ^ * porté par le vent (2) . 1 1 Les applications de lamé- * ■* ■ ■■ thode graphique à la dé- .| | termination des mouvements ï g composés sont encore rares '^^ï en physiologie, mais la phy- 8 „- „ siqueen devra tirerungrand ■=.! «■

(1| Voir pour les détails do celte analyse la Machïae aaimale, p. 380.

(2) Ce procédé consiste dins l'emploi de 2 cbaïubres noiraa

perpendiculairement l'une à l'autre — J

et situées toutes leux dans un même ^ J «

plan horizontal, à une dislanca con- « S 5

nue l'une de l'aulre. Deux observa' S "-â

leurs suivraient chacun la trajectoire ^S m

de l'oiseau, à l'aido d'un sl^le qui K S S

pointerait à des intervalles da temps — ■= s

réguliers. Les doux slîlea seraient . î *

reliés électriquement l'un à l'autre S ^ =

et pointeraient les temps tous deux . S ^

ensemble, par la clMure d'un même £ ~

De ces deux images, dont chacune correspond â la projection de la trajectoire de l'oiaeau sur un plan vertical et qui sont recueillies chacune sur un plan perpendiculaire à celui de l'autre, se déduirait gûo m étriqué ment la trajecloûrs de l'oiseau dans l'espace.

160 MARBY.

secours. Depuis les belles expériences de Kœnig qui inscrivit les vibralionscomposéesd'une verge de Wheatstone surun cylindre tournant, il s'est ouvert aux physiciens des horizons nouveaux qui ne resteront pas longtemps inexplorés. Quant à la physiologie, elle doit, avant d'aborder les phénomènes complexes, appliquer les procédés d'inscription à des phénomènes plus simples, mais qui pourtant ont échappé jusqu'ici aux moyens d'observation. . . . ; v )

Nous bornerons ici l'exposé des moyens d'inscrire les mouvements des solides. Dans les applications de la méthode graphique dont l'énumération a été faite jusqu'ici, nous ne nous sommes pas trouvés aux prises avec les grandes difficultés ; les organes dont il fallait connaître le mouvement permettaient de. le recueillir avec assez de facilité. Dans les chapitres prochains nous considérerons le mouvement de corps quine.peuyent livrer aux appareils aucun point d'attache : je veux parler des liquides et des gaz dont les mouvements si variés sont la préoccupation incessante des physiologistes. Cette étude commencera par le cas le plus simple: l'écoulenient des liquides à l'air libre. :

¥111. — InverlpUon dm -nMnremmt d«s liqaMes. ^

ÉeoolemeMt à l'air libre.

Mesures anciennes : éprouveltcs graduées. — Inscription des changements de niveau qui se produisent dans le vase où le liquide s'écoule, — Eprouvette flolfanle constituant un aréomètre înscripteur. — Courbes des variations du travail du cœur. — Courbes de la miction. — Inscription des écoulements très-faibles et Irès-prolongés. — Courbes des volumes et courbes des vitesses; construction et avantages de chacune de ces courbes.

MESURE d'un Écoulement a l'air libre.

La mesure d'un débit, c'est-à-dire de la quantité de liquide versé en un temps donné, se fait, en général, au moyen de vases ou d'éprouvettes gradués dans lesquels on reçoit le liquide qui s'écoule pendant un temps exactement connu. Deux ou plusieurs épreuves successives montrent si l'écoulement est uniforme, c'est-à-dire si, en des temps égaux, les quantités versées ont été égales, ou si au contraire l'intensité du débit a varié.

Non-seulement cette méthode est lente, mais encore elle est peu précise, car il est difficile de mesurer exactement le temps pendant lequel l'éprouvette a reçu le liquide ; ce n'est qu'en faisant cette durée très-longue qu'on rend négligeables les erreurs commises dans l'évaluation du temps. Mais alors on ne peut avoir qu'une confiance très-bornée dans la signification des volumes mesurés, relativement à la régularité de l'écoulement. On peut concevoir que, pendant deux épreuves, toutes deux de même durée, une même quantité de liquide ait été versée, ce qui ferait croire que l'écoulement a été régulier, et que pourtant la vitesse avec laquelle ce liquide s'est écoulé ait été très-différente aux divers instants de ces deux expériences.

La méthode graphique permet d'éviter ces causes d'erreur,

en même temps qu'elle simplifie les procédés de mensuration d'un débit de liquide. Nous allons indiquer ces différents procédés.

Â. Inscription des changements de niveau qui se produisent dans le vase où le liquide s* écoule. — Pour inscrire un débit de liquide, il suffit parfois de placer un flotteur sur leprouvette qui va se remplir et d'inscrire les phases graduelles^ de Tascension de ce flotteur. Afin d*éviter les eflets de l'agitation des liquides sous l'influence de l'écoulement et les trépidations qui s'ensuivraient du côté de la ligne tracée, il est avantageux d'employer deux vases communiquants dont l'un reçoit le liquide, tandis que l'autre contient le flotteur. Cette disposition est représentée figure 86.

Si la somme des sections transversales des deux vases correspond à un nombre simple de centimètres carrés, 20 centimètres carrés par exemple, une ascension de 1 centimètre éprouvée par le flotteur exprimera un débit de 20 centimètres cubes d'écoulement et ainsi de suite. Le déplacement du flotteur se transmet, à l'ai^ d'un fil, au chariot inscripteur de l'appareil déjà représenté (1). Quand le mouvement du flotteur est très-faible, comme cela arrive quand on se sert d'un flotteur à petite section, il faut un appareil inscripteur extrêmement sensible : nous allons décrire et représenter (fig, 86) celui qui nous a fourni les meilleurs résultats.

L'emploi de deux vases communiquants présente un désavantage dans le cas où le débit du liquide qu'il s'agit de me-^ surer est peu considérable. En effet, la portion du liquide qui est dans le vase muni du flotteur est seule active pour produire l'inscription de l'écoulement. Plus la surface de ce vasq sera grande, mieux seront assurés, contre les résistances passives, les mouvements du flotteur et par suite ceux du style écrivant. Il est donc assez utile de faire le vase à flotteur assez large : de ne pas lui donner moins de 4 à 5 centimètres de diamètre.

Au contraire, l'emploi des deux vases communiquants est très-précieux quand on doit mesurer un débit considérable ; celte disposition constitue un excellent moyen de réduire, dans

(1) Voyez l^ volume, p. 264, flgtjrè 424.