POSITION DES VENTRES RENDUE VISIBLE

reconnaître avec certitude les endroits des nœuds, où elle vibre le plus fortement, tandis que la position des ventres peut encore être déterminée avec une très grande précision. En effet, à une très petite distance du ventre, on aperçoit encore dans l'intérieur de la flamme un trait lumineux, qui disparaît dans le ventre même, et qui reparaît aussitôt que ce dernier a été dépassé. Le ventre est situé au milieu du très petit intervalle où la flamme cesse de présenter le trait lumineux et semble ne plus vibrer du tout.

Une série de déterminations de la position des ventres, que j'ai faites par l'observation des flammes, offre un accord si complet avec les moyennes obtenues par l'oreille, que je n'ai pas cru nécessaire de répéter toutes les déterminations par la seconde méthode.

Pour les recherches qui demandent une grande précision, il y a lieu d'employer de petites flammes de 0,m015; mais pour les expériences de cours, on pourra les prendre d'une hauteur double. En promenant la flamme tout le long du tuyau, on la voit, même d'une dislance considérable, devenir subitement très lumineuse à chaque ventre, tandis que dans les intervalles elle reste bleue et beaucoup moins visible. Il va sans dire qu'on pourra aussi, à l'aide de plusieurs flammes, mettre en évidence l'état vibratoire de l'air tel qu'il existe simultanément en plusieurs points du tuyau, les tubes de laiton qui pénètrent dans la colonne d'air occupant trop peu de place pour altérer d'une manière perceptible les vibrations de cette colonne.

Je n'avais pas eu l'intention de faire, à cette occasion, des déterminations très précises de la vitesse de propagation du son, et ce n'est que plus tard que j'ai eu l'idée d'examiner les nombres fournis directement par les longueurs d'onde et les nombres de vibrations observés, sans avoir égard aux autres conditions ; je ne m'étais donc pas attaché à déterminer les nombres de vibrations avec la dernière précision, ce qui aurait sans doute augmenté l'accord des valeurs obtenues pour cette vitesse. Néanmoins les valeurs trouvées avec le tuyau ouvert, à la température de 15°5, sont comprises entre 336m,53 et 341m,64, moyenne 338m,77, et celles obtenues avec le tuyau fermé à une température un peu plus élevée, entre 336m.53 et 344m,83, moyenne 340">,46. On voit que les résultats sont assez exacts pour que l'appareil puisse être employé avec avantage à la détermination directe de la vitesse du son par la longueur d'onde et le nombre de vibrations dans un cours public. Comme les sons 4, 5, 6, 8 du tuyau sont

voisins des notes ut.,mi-, sol., «î4, pour lesquelles on trouve des diapasons dans presque tous les cabinets de physique, il sera toujours facile d'en déterminer les nombres de vibrations avec une assez grande approximation, et la longueur d'une ou de plusieurs demi-ondes peut, être mesurée sous les yeux de l'audiloire par le simple déplacement de deux flammes.

Une membrane libre des deux côtés, que l'on introduit dans l'intérieur d'un tuyau d'orgue, vibre, comme on sait, dans les ventres, parce que le mouvement de l'air s'y fait dans le même sens en avant et en arrière de la membrane, et elle reste en repos dans les nœuds, parce qu'elle y reçoit, sur ses deux faces, des pressions agissant en sens opposé. 11 n'en est pas de même d'une membrane dont une seule face est exposée à la pression de la colonne d'air vibrante, l'autre étant protégée par une capsule à fond solide; dans ce cas, c'est l'influence des changements de pression qui se fait sentir davantage, et la membrane vibre fortement dans les nœuds, où l'air est périodiquement comprimé et dilaté, tandis qu'elle reste presque tranquille dans les ventres, où la densité de l'air change fort peu. Deux membranes tendues sur un anneau, de manière à former un tambour plat, vibreront par conséquent dans tous les points d'une colonne d'air sonore, dans les ventres sans différence de phase, et dans les nœuds avec une différence de. phase d'une vibration simple.

Si d'abord on fait communiquer l'intérieur du tambour par le tube de laiton, avec une capsule manométrique placée en dehors du tuyau, on constate que la flamme donne les mêmes indications que lorsque le tube débouche directement dans le tuyau ; les vibrations sont seulement plus fortes dans les nœuds, parce que les deux membranes offrent à la pression une surface plus large ; mais, comme dans les ventres les vibrations de la flamme sont aussi faibles qu'en l'absence des membranes, il est clair que les membranes y vibrent de manière que le volume d'air contenu entre elles reste toujours le même. J'ai pensé qu'il serait intéressant de mettre en évidence le changement de la différence de phase des deux membranes, qui a lieu en passant d'un ventre à un nœud, et j'y suis parvenu au moyen de la disposition suivante, représentée en section dans la figure 56.

En dehors du tube de l'accord (a) qui sert à fixer le tambour à l'extrémité du tube d'exploration, et par lequel on y fait entrer le courant do gaz, il porte encore deux petits tubes recourbés [b, b')

PHASES DES VIBRATIONS RENDUES VISIBLES. 2l5

qui pénètrent jusqu'au centre de la cavité en traversant deux montures hermétiques (c, c'). Deux vis micrométriques permettent de les placer de manière que leurs orifices touchent les centres des deux membranes, qui les ferment comme feraient des soupapes. Ces deux tubes communiquent avec un bec de gaz à l'extérieur, où ils conduisent un jet de gaz emprunté au tambour toutes les fois que les membranes laissent les orifices à découvert, ensemble ou tour à tour.

Comme dans les nœuds les deux membranes sont poussées en même temps vers l'intérieur du tambour à chaque compression, et tirées au dehors à chaque dilatation, de sorte que, pendant chaque vibration complète les deux orifices sont simultanément ouverts une fois et fermés une fois, on pouvait s'attendre à voir, dans le miroir tournant, une série de flammes hautes et également espacées. Dans les ventres au contraire, on pouvait s'attendre à voir le nombre des images doublé, puisque, au môme

Fig. 56. Tambour indicateur des phases des vibrations de l'air dans le tuyau d'orgue, au moyen

de flammes de gaz.

moment où l'une des membranes vient fermer l'un des orifices, l'autre laisse le second orifice à découvert deux fois pendant une vibration complète. La pression de plusieurs centimètres d'eau, avec laquelle le gaz d'éclairage dans la capsule tend les membranes en dehors, est la cause que cette prévision n'a pu être complètement justifiée par l'expérience, car il s'est trouvé que, dans les nœuds, aux moments où le mouvement des membranes est renversé, la dilatation de l'air ambiant n'a pas assez de force pour les tirer encore plus en dehors et les détacher en même temps des deux orifices où elles restent comme collées. Mais cette circonstance même fait que les flammes à soupapes deviennent des indicateurs d'une merveilleuse sensibilité pour la détermination directe des nœuds, qui, ainsi que je l'ai dit, ne peut se faire d'une manière très précise ni par l'oreille, ni par les flammes manométriques ordinaires, et encore moins, ajouterai-je, au moyen des membranes libres.

Il faut, à l'aide des vis inicrométriques, amener les deux tubes au contact des membranes de telle sorte que le bec de gaz, alimenté par un seul des tubes, ne présente plus qu'un globule bleu, et qu'alimenté par les deux tubes 'à la fois, il montre une petite flamme bleue à pointe jaune. Cette petite flamme s'allonge déjà visiblement, des deux côtés du nœud, quand le déplacement n'atteint pas encore 0m,003, de sorte que, par exemple, pour le son 6 du tuyau ouvert, j'ai trouvé immédiatement l'intervalle de tous les nœuds égal à 0m,425, valeur identique à la demi-longueur d'onde moyenne déduite de la position des ventres.

Fig. 57. Images des flammes indiquant les différentes phases des vibrations de l'air dans un tuyau d'orgue, d'un nœud jusqu'à un ventre.

Dans le miroir tournant, cette petite flamme présente, à l'endroit précis du nœud, une ligne lumineuse à peine ondulée, mais dont la sinuosité s'accuse dès qu'on s'écarte un peu du nœud, en même temps qu'on voit apparaître la trace d'une seconde petite onde à côté de la première. Ensuite on voit naître deux flammes accouplées, de hauteurs inégales, qui peu à peu deviennent égales et finissent par se séparer, de manière qu'elles forment alors une série de flammes également espacées. Lorsqu'on a dépassé le ventre, les mêmes aspects se reproduisent dans l'ordre