QUE L'AIR POSSÈDE DANS LA LIGNE DES TUYAUX

La formule théorique

ne renferme pas la pression H que supporte le milieu; on doit en conclure que la vitesse de propagation de Tonde dans un même milieu gazeux est indépendante de sa densité, pourvu que la température reste la même.

Je me suis proposé de déterminer directement si la vitesse de propagation d'une onde sonore varie avec la force élastique que Tair possède dans une ligne de tuyaux. Les expériences précédentes ont été faites dans les tuyaux remplis d*air sous les pressions variables de l'atmosphère ; mais ces variations sont si faibles dans une même localité, que Ton ne peut pas s'appuyer sur des expériences de ce genre pour décider que, conformément à la loi de Newton, la vitesse de propagation du son reste constante quand la pression varie, pourvu que la température reste la même. Pour vérifier Texactitude de cette loi, il faut remplir une même ligne de tuyaux d'air sous des pressions (rès*différentes, puis s'assurer par l'expérience, et en employant la même méthode,.

Il4 TUYADX A GA2 DE O'^IoS

si la vitesse de propagation d'une onde, de même intensité à Torigine, reste toujours la même.

La question ainsi posée présente des difficultés réelles d'exécution ; en effet

i^ Il faut opérer sur une ligne de tuyaux assez longue pour que Ton puisse mesurer la vitesse de propagation avec une exactitude suffisante.

2^ Il faut remplir successivement les tuyaux d^air sous des pressions de plus en plus différentes de celles deTair atmosphérique, et ces pressions doivent rester sensiblement constantes, malgré le grand nombre de joints, nécessairement imparfaits, qui relient les bouts de tuyaux les uns aux autres, et malgré les dispositions que Ton est obligé de prendre à la première extrémité pour donner naissance à Tonde, et à la seconde extrémité pour marquer son arrivée.

La ligne des tuyaux à gaz, de o™io8 de diamètre intérieur, qui longe la route militaire depuis la porte d'Ivry , se prêtait mieux qu'aucune autre à des expériences de ce genre. Ses tuyaux avaient la plus faible section parmi tous ceux sur lesquels il m'a été permis d'opérer ; il était donc plus facile d'y mettre l'air sous une pression plus faible, ou plus forte, que celle de l'atmosphère extérieure. Enfin, j'avais reconnu que le mode particulier de joints au caoutchouc qui relie les tuyaux, deux à deux, rend la fermeture bien hermétique, surtout pour les pressions plus faibles que celle de l'atmosphère.

Je vais décrire la disposition que j'ai adoptée pour mesurer la vitesse de propagation entre les stations A et B.

A la station de départ A, je fixe sur l'orifice du tuyau A la pièce en bronze BCD (fîg. 8, planche II), munie d'un gros

robinet R , et j'adapte à la bride D un large tube de cuivre qui communique avec une pompe aspirante à air de grand diamètre, formée par un seul corps de pompe. Cette pompe, munie seulement de clapets , constitue une machine pneumatique, très-imparfaite; mais il nem'a pas été possible de me procurer, en peu de temps, un meilleur appareil qui pût raréHer lair (}ans une capacité aussi vaste et dans des con* ditions aussi difficiles.

Un ajustement convenable de la membranes à la seconde station B présentait des difficultés. Les deux faces de la. mem* brane doivent rester sous des pressions rigoureusement égales quand Tair est tranquille à l'intérieur du tuyau, car, sans cela, la membrane se gondolerait ; elle établirait un contact permanent, ou un trop grand écart entre la pointe métallique et le battoir.

Pour satisfaire à ces conditions, j'ai ajusté hermétique-ment à l'extrémité B de la ligne des tuyaux la pièce en fonte CDba (planche II, fig. 218). Sur cette bride, je fixe la membrane mn, dont la tige métallique communique avec la terre par le fil D/i, et le buttoir p avec la ligne télégraphique par le fil mf. Je recouvre la membrane avec l'appendice en fonte CD£, fixé par des boulons sur la bride CD; enfin, je raccorde la tubulure Ë hermétiquement avec la suite de la ligne jusqu'à la station G, où l'orifice est fermé par une plaque pleine en fonte.

On a isolé ainsi une longueur totale de 900 mètres environ de la ligne, ayant une capacité de 8,25 mètres cub^s, et dans laquelle il faut amener l'air à des pressions plus faibles, ou plus grandes, que la pression de l'atmosphère extérieure. La ' portion de 567 mètres, entre les stations A et B, doit seule

Il6 TUYAUX A GAZ DE 0"lo8

être utilisée pour mesurer la vitesse de propagation du son* Un tuyau en cuivre ikl^ muni d'un robinet R, établit la communication entre les deux compartiments BCD et CDË de la ligne, qui sont maintenant séparés par la membrane.

A la station A, on fait le vide à l'aide de la pompe, le robinet R de la station B étant ouvert. Un manomètre à mercure, placé dans le cabinet d'expériences et en communication avec l'intérieur des tuyaux, indique la pression à chaque instant. Lorsqu'on a fait un vide suffisant, on ferme le gros robinet R de la station A(fîg. 8), et Vow observe le manomètre pour constater si la pression intérieure reste suffisamment constante. Le mouvement de la pompe ne pouvait se faire qu'à bras d'hommes, et, bien que je fisse travailler quatre hommes à la fois pour mouvoir le piston, il me fut impossible d'amener la pression intérieure au-dessous de o™55o. Lorsque la raréfaction de l'air était arrivée à ce degré dans les tuyaux, le manomètre pour la conduite fermée ne remontait que de iî millimètres environ dans une heure. Ce résultat était plus satisfaisant que je ne pouvais l'espérer, car il me permettait d'admettre que la pression restait rigoureusement constante pendant la durée très-courte d'une expérience.

Le canon du pistolet était ajusté dans son bouchon de liège comme à l'ordinaire.

Un observateur reste à la station B pour manœuvrer le robinet R de l'appendice (fig. aS).

Ix)rsque tout est disposé pour faire l'expérience, le robinet R (fig. 8) de la station A est fermé ; le robinet R de la station B est ouvert. On mesure la pression intérieure sur le manomètre.

Un signal prévient l'observateur de la station B que Ton va commencer ; il ferme le robinet R (fig. 28). A la station A on ouvre le robinet R (fig. 8), et Ton fait partir le pistolet. Immédiatement après le départ du coup, on referme le robinet R.

On ne recueille, sur la bande noircie, que la première onde directe quand elle vient frapper la membrane B* Cette même membrane marque plusieurs retours d^onde ; mais je ne les ai pas recueillies parce qu'elles se composent nonseulement des ondes réfléchies aux stations A et B, mais en- .core des ondes que la membrane propage dans le compartiment postérieur, et qui se réfléchissent sur le fond plein en C.

La longueur du chemin parcouru entre A et B est maintenant un peu plus grande que dans les expériences précédentes, à cause des appendices ajoutés; elle est égale à 567™4o. On charge le pistolet avec 0*^5 de poudre.

Première série.

Sous la pression de C atmosphère (22 décembre 1862).

Le système étant disposé comme je viens de le dire , j'ai fait d'abord une série d'expériences sur l'air sous la pression ordinaire de l'atmosphère.

Il8 TUYAUX A GAZ DE 0™Io8

Température dans rintérieur du tuyau 1 1*5, fs=. lo"*"'!^, H = 755**6. Uoe oscillation du pendule vaut 101^60 vibrations du diapason.

MmaéiD Menlmiie B.

» tendn. L = 507*40 dan kt tafaoï.

Moyennes: 84,85

Deuxième série (22 décembre).

On a fait un vide partiel dans les tuyaux ; le manomètre marque une dépression qui varie depuis 59"™9 jusqu'à 58°^3y entre la première expérience et la dernière.

La température à Tintérieur^u tuyau est 1 1*8, /:= io"3a. Une oscillation du pendule vaut 101,60 vibrations du diapason.

Mcmbnne B. Pretiiott

budei. L =3 SOT^S dans Ict tnyias-

Moyenne = 84,73

V ss 34o»i8 V.= 333-04 V;= 33a»ia

tt9

Troisième série (aa décembre).

Températore à rintérieur du tuyau 1 1®8, /=: io*"3a •

Une oscillatioD du pendule vaut ioi,6o vibrations du diapason.

Moyennes = 84,70

ItttayiD] 647"^8

Quatrième série (2:1 décembre).

Température à l'intérieur du tuyau ii«8, /= io**3a. Une oteillation du pendule vaut 101,60 vibrations du diapason*

■BdM.

L=sei-«o

4MMlMMfaH«

Moyennes 84,80

lâO TUYAUX A GAZ DE 0'"l08

Cinquième série (22 décembre).

Température de IMntérieur du tuyau 1 1»8, /= io""3i. Uoe oscillation du pendule vaut 101,60 vibrations du diapason.

nén

Membrane B.

Prantoo

•Dde

dans let tayrax.

Moyennes

Sixième séri^ (28 décembre).

Sous [des^pressions plus grandes que la pression

de r atmosphère.

J'ai employé, pour comprimer l'air dans les tuyaux, la même [pompe qui m'avait servi précédemment pour le dilater ; il a suiïi pour cela de renverser le jeu des soupapes. Malheureusement, il n'a pas été possible ainsi d^augmenter la pression atmosphérique de plus de 82°^™.

Dans les expériences de cette série, on a recueilli une se conde marque de la membrane B, laquelle a été produite par Tonde réfléchie en A.

Température dans Tintérieur du tuyau ii*8, y= io"*3a. Une oscillation du pendule vaut ioi,65 vibrations du diapason.

IVOKtO

MembnmeB.

PresÉkm

bMklet.

LcsMT-NkO

L = S.507-ftO

daaf kt tuyaux.

Moyennes

Nous trouvons encore ici une vitesse moyenne de propagation beaucoup moindre pour Fonde qui a parcouru trois fois la longueur du tuyau, en subissant deux réflexions, que pour Vonde plus intefise qui va directement de A en B.

Je réunis, dans le tableau suivant, les vitesses moyennes qui ont été trouvées pour la propagation d'une onde produite dans de l'air atmosphérique sous diverses pressions, par les coups d'un pistolet chargé d'une même quantité de poudre, et pour un jnême parcours de 567'^4o«

l2Sk TUYAUX A GAZ DE 0°*I08

deMiir.

33a la

Riméro ForoeaMtique YitoM moyieiiiie à •» YitetMowywDedaaiPrirteeàt*

éettéries.

S* série 4 sene 3* série a* série !*• série 6* série

Ces nombres diffèrent si peu les uns des autres que l'on peut en conclure que, pour des variations de pression comprises entre 567™" «^ 838™", la vitesse de propagation d'une onde dans l'air ne change pas açec la pression^ si la température reste constante. Ainsi, c'est une vérification de la loi de Newton entre ces limites. Il est probable, néanmoins, que Ton reconnaîtrait une variation sensible si Ton opérait sous des pressions beaucoup plus difTérentes.

La vitesse que nous trouvons ici pour le même chemin parcouru est un peu plus grande que celle que nous avons trouvée dans nos premières expériences entre les stations A et B (page 98). Gela tient à ce que dans nos nouvelles expériences l'onde avait une intensité plus grande, par suite d'une plus grande charge de poudre.

DE LA ROUTB MILITAIRE. ia3

EXPÉRIENCES POUR DÉTERBflNER DIRECTEMENT LA VITESSE DE PROPAGATI<»< VE8 ONDES, DANS DES MILIEUX GAZEUX.