PRINCIPE DE LA MÉTHODE Q

La sensibilité de la méthode de Gavendish serait de beaucoup augmentée si, tout en conservant de grandes masses suspendues au fléau de balance, on pouvait supprimer la tension que leur poids exerce sur le fd de suspension. Ceci possible, rien n'empêcherait plus de réaliser une mesure aussi sensible que Ton voudrait, l'attraction existant entre les deux systèmes de sphères — système fixe, système mobile — deviendrait ainsi quantité définitive et permettrait d'augmenter la déviation du système mobile en réduisant de plus en plus la grosseur du fil de torsion. Ce qui, du reste, a déjà été tenté, en vue d'autres buts, et notamment par Poynting — mais sans succès. — Le principe que nous avons employé est le suivant : Annuler le poids du système tournant par un flotteur immergé dans un bain de mercure. Si le système reste encore mobile autour de son axe, éliminer toute force capillaire gênante. Ceci fait, si la constance du zéro demeure, on se trouve en possession d'un instrument d'une précision illimitée.

Les dimensions d'un tel appareil seront subordonnées à la précision et à la commodité des mesures de longueur. Par de trop grandes dimensions il ne gagnerait rien en exactitude, au contraire, et les effets des variations de température en seraient augmentés. D'un autre côté, par de trop petites dimensions, les mesures exactes de longueur seraient rendues plus diiïiciles et les effets d'excentricité accrus.

(») C. R., 21 août 1899.

ivons choisi une longueur de ii centimètres pour le fléau

— longueur commode h mesurer par la machine h diviser e nécessite pas de grand appareil. Ce fléau porte à ses Irémités deux sphères en plomb pesant 2 kilogrammes

le tout est supporté par un cylindre immerge dans du

— dont la surface est couverte d'acide suifurique étendu

— au moyen d'une tige passant au travers de la surface ure et de l'acide. Les points d'attache des s])hère3 tombent us du centre d'inertie du système ce qui donne un fléau de irticullère. Grâce à cette disposition, le fil de tension n'a à T qu'un |)OÎds do 5 à 10 grammes, au lieu d'avoir Ji ensupn de r),5 kgs et cette difTcrcnce permet l'emploi du fit de

nassps attirantes — doux sphères de 10 kilogrammes — iiontécs sur un support indépendant el tournaient dans un 8 centimètres.

■emière chose à faire élail de vérifier le bon fonctionnement tème. Pour cela nous fimes une série d'ex|>ériences préli- :> qui avaient ]>our objet d'étudier les effets produits par la

du liquide sur la tige qui y passait : — Au bas d'un \ d'aluminium (3o grammes), on fixait une tige de verre mètres de diamètre) qui perçait une surface de mercure rtc d'acide suifurique étendu d'eau ; un fil de quartz allan cercle gradué soutenait la lige et le cylindre ; la dévia-

celui-ci se contrôlait au moyen d'une lunette et d'une l était à présumer que. comme jwur l'électromètrc de imann. les surfaces liquides seraient mobiles ]>ar rapport à e solide de la lige : c'est en elTct ce que nous avons trouvé, ons essayé de différentes combinaisons, mais c'est [>ar ulfurîque étendu d'eau que nous avons obtenu les n'sultals satisfaisants. Il est sous-enicndu que la propreté des liquides doit être absolue, obilité de notre appareil autour de son axe, démontrée.

— ai —

passons aux soins très spéciaux qu'il fallut apporter à son établissement afin d'éviter les oscillations irrégulières qui auraient pu se produire et par les courants passant dans le mercure, et par les courants d'air.

La condition sine qua non de ce réglage est de réaliser une température constante. La période d'oscillations de l'appareil étant de plus d'une heure et l'angle à lire étant très petit, les courants résultant du mouvement du système étaient presque insignifiants.

Ce sont les mouvements irréguliers d'un semblable système qui ont empoché des expérimentateurs, tels que Poynting et Boys, d'adapter cette méthode à d'autres travaux.

Nous avons donc réussi à étabUr de régulières oscillations autour d'un point fixe, mais à la condition de prendre les plus grandes précautions contre les changements de température, et encore fallait-il laisser passer quelques jours après l'installation de l'appareil. On empêchait des courants d'air par des écrans de carton convenablement disposés.

Heureusement que nous n'avions pas à déterminer la période exacte des oscillations du système ; il était suffisant de connaître la constante de torsion du fil établie par une expérience préliminaire au moyen d'un cylindre auxiliaire, et de déterminer les déviations du système dans des conditions voulues.

Dans notre système, il n'est pas nécessaire de placer les sphères à niveaux différents pour en augmenter la sensibilité.

En effet, l'appareil construit ainsi que nous l'avons imaginé et employé au degré le plus sensible donnerait des déviations dépassant notre règle d'un mètre à 2,6 m. de distance.

Toutes les parties de l'appareil étaient symétriquement disposées autour de l'axe central, afin d'éviter ainsi les corrections provenant des attractions secondaires. La force totale de l'attraction employée est de l'ordre de 0,01 dynes.

Tout en étant un gravimètre, notre appareil pourrait devenir accidentellement et magnétomètre et électromètre, par suite de causes

ts aux altracltons magnétiques ou électriques ; nous i k éviter cet inconvénient en nous assurant que l'aptenait pas de substances magnétiques dans ses parties l'il n'y avait pas d'action électrostatique.

i : moindres de o",! C. par jour, H avec le changement de - de l'hiver au printemps — la tenipératuie ne monta pas degi-cs en trois mois et demi.

allons faire une description détaillée de l'appareil en com- L par le montage des petites sphères, ensuite par celui des

sphères — celui de l'entourage — et enfin celui des res.

brication des sphères mêmes — qui étaient au nombre de deux ])esant deux kilos et deux autres de dix kilos — était

par le tour, où elles étaient faites de façon identique. Du ibtenu par la fonte de tuyaux, était le métal employé à leur ion qui s'eiïectuait comme il suit ;

un cylindre de laiton placé sur une plaque de fer bien , on coulait le plomb et, avant qu'il ait eu le temps de se r, le tout était soumis à une flamme ox y-hydrique de façon olidification du métal ne commençât pas de l'extérieur à ur, mais inversement. En ojûrant ainsi, il fallut, pour les

masses, îi peu près une heure avant d'obtenir la solidiQcan cylindre. Ce procédé empêchait la présence de globules ns le métal et donnait une fonte homogène, me imperrcction ne fut remarquée au cours du travail, ^barits de zinc en forme de demi-cercle et des quadrants ;c soin et de dimensions voulues, servaient à déterminer la des sphères de plomb qu'on désirait obtenir. Pour cela, on 1 une hémisphère, de façon aussi exacte que possible, dans cylindres préalablement monté sur le tour, puis, l'hémislaintenue |iar un mandrin en bois tourné, on en tournait ;onde semblable à la première. Ce travail fait, il restait à sphère une petite protubérance cj lindriquc qui devait servir «pension.

suspendre ime sphère, le fil était attacité de la manière î : la partie cylindrique aliénant à la sphère était percée I ouverture de dimension voisine de celle du fil, laquelle

venait, à deux centimètres de profondeur, en rencontrer une autre plus vaste et faite diagonalement à la surface de la boule. Le fil de suspension, après avoir traversé le diamètre d'une sphère de laiton de dimension autre que celles des ouvertures déjà mentioiinées et qui, reposait à leur jonction, passait par Touverture verticale.

Dans les grandes sphères, les ouvertures mesuraient 0,8 mm., les diagonales 3 mm. et la petite sphère de laiton y avait un diamètre de 2,5 mm. percé par une ouverture de 0,7 mm.

Pour les petites sphères, un nœud fait en guise d'arrêt à Textrcmité du fil suffisait.

La quantité de matière distribuée dans la partie cylindrique.

Fiîj. l

équivalant à peu près celle provenant des ouvertures, on suppose dans le calcul que la compensation est ainsi obtenue. La différence est de Tordre de un gramme.

Avec les deux couples de sphères on pouvait faire des mesures soit à niveau égal, soit à niveau différent, soit entre les boules de gauche et celles de droite, soit, enfin, à deux hauteurs.

Le fléau de balance qui supportait les masses de 2 kilogrammes était en bronze d'aluminium (7 Y^ al.) il avait la forme des trois côtés d'un rectangle et était renforcé sur le côté supérieur comme dans une balance chimique. Les dimensions de ce fléau étaient de 9 centimètres de longueur pour les bras verticaux ; le bras horizontal ou balencier avait 1 2 centimètres de longueur, 1 centimètre de largeur et 0,2 centimètres d'épaisseur. Il portait à ses extrémités des

poids compensateurs en plotnb. Tmmcrgédans un vase rempli de mercure, se trouvait un cylindre en c^l^^ re rouge rempli d'air et de telle

capacité que le poids des deux masses joint aux poids auxilia

du fléau et du cylindre égalaient à peu près le poids de mercure déplacé par le cylindre. Il mesurait g centimètres en hauteur, 7 centimètres en diamètre et avait o,i centimètre d'épaisseur sauf aux extrémités où il était de 0,2 centimètres. Un vernis le préservait des attaqués du mercure.

Le long de Taxe de ce cylindre passait une tige d acier de 3 millimètres de diamètre qui réunissait le fléau au cylindre et était fixée à l'un et à l'autre par quatre vis. La partie de la tige

comprise entre le cylindre et le fléau était préservée de l'action de l'acide par un tube de verre.

Le vase renfermant le mercure était en terre avait 1 2 centimètres de hauteur, 9^°*, 5 de diamètre et contenait à peu près 7 kilos de mercure. La surface de la tige était couverte d'une coiiche d'acide sulfurique de i : 6 par volume et d'une épaisseur de 2 millimètres. Le vase reposait sur un pilier de 4 centimètres de diamètre dont la hauteur et l'azimut étaient rendus mobiles à volonté au moyen d'une vis et d'un collier. L'axe de ce pilier servait aussi d'axe à l'appareil. Le pilier était vissé dans un support massif et circulaire muni d"écrou8 'pour le nivellement de l'appareil et portant un cercle gradué d'un diamètre de 24 centimètres qui avait pour but de mesurer les angles tournés par les grandes sphères. Le fil de torsion, qu'il fut de quartz de 35 centimètres de longueur et de o,o3 millimètres de diamètre, de platine 90 centimètres X o,o5 millimètres ou de bronze phosphoreux 90 centimètres X o,o38 millimètres passait par un tube de verre muni d'un dispositif de torsion qui permettait de l'élever sans le tourner.

Deux piliers cylindriques en laiton s'emboitaient à la base de l'appareil et supportaient une tige de laiton au centre de laquelle était vissé le tube de verre. Sur celte tige des écrous permettaient d'ajuster la suspension du iil par rapport au centre du vase de mercure.

Un brin de fil de cuivre terminait la partie supérieure du fil de torsion qu'un écrou fixait au fléau de la balance.

un diamètre de 2.5 centimètres élait plan cl attaché

riqiiemcnt par rapport au fil.

les lourdes masses, complètement indépendant de

le tournant, était en chénc très massif et avait la

ramide triangulaire.

s avaient 9 centimètres carrés, sa hauteur totale

l'ne planche circulaire y était vissée.

:rre contenant le 111 de torsion passait, sans le tou-

d'un pivot légèrement conique, percé d'une ouvor-

; et axiale de jo centimètres de diamètre autour

m les bras en bronze portant à leurs extrémités les

>n des grandes sphères qu'un mou^enlent k ^is di^-

salcmcnt d'un côté, longitudinaicment de l'autre.

icés plus bas imprimaient un mouvement vertical

s et réduisaient ainsi à presque rien la correction

: de monture.

dre les grandes sphères, on employa des fds d'acier

res de diamètre ; pour les petites sphères des fils de

I de o,^ millimètres de diamètre.

surnant des petiles sphères était emboîté dans un

■n do ao centimèlres de diamètre sur 4o centimètres

)urc lui-même par deux autres cylindres concen-

n, que séparaient de minces couches d'air.

es grandes sphères se trouvait hors de cet cntou-

il était préservé en entier par du feutre épais qui

le verre était muni d'une fenêtre dont les surfaces irallèles et qui avait une épaisseur de i'°ô miUi-

«ée en demi -millimètres sur laquelle on mesurait vait 1 10 centimètres de longueur et était placée à Faite en verre dépoli, les divisions y ressorlaient, lamp clair rendu lumineux par une lampe à incan-

descence dont on arrêtait la lumière, sauf aux instants où se prenaient les mesures, afin d'en éviter l'action sur l'appareil.

La lunette mise à une distance de trois mètres du miroir avait un grossissement qui permettait de distinguer jusqu'à un dixième de division sur la règle.

La machine h diviser, qui venait de la maison Perreaux, Paris, avait un écrou de 60 centimètres de longueur dont le pas moyen servait d'étalon à toutes les mesures de longueur. Un centimètre de cet écrou égalait 0.9998 centimètres internationaux.

Le cathétomètre employé permettait de mesurer à o™02 millimètres.

Le cylindre dont on se servit pour déterminer la constante de torsion était en aluminium, avait comme poids 3o**''.o6o, comme hauteur 2.2519 centimètres et 2,6291 centimètres de diamètre. Ces dimensions étaient dans le rapport de i : v/3, en sorte que l'ellipsoïde d'inertie est une sphère. Celte disposition a Tavantage que, si l'axe de suspension ne traverse pas le centre d'inertie du cylindre, le moment d'inertie reste constant.

Le ruban d'acier employé pour mesurer la distance entre l'échelle et le miroir avait une largeur de 2 centimètres, une épaisseur de 0,8 millimètres. Il s'y trouvait des traits distancés les uns des autres et soigneusement déterminés par la machine à diviser. Une planche de 2.6 mètre de longueur, 0.2 mètre de largeur et 0.02 mètres d'épaisseur mise debout sur l'un de ses côtés supportait de l'autre le ruban d'acier.

Et enfin, nous avions encore une règle auxiliaire d'un mètre à l'aide de laquelle les tours de vis se contrôlaient.