PROCEDES DIVERS

donner au système une très-grande sensibilité, parce qu'on peut rapprocher sans danger la vis mn de la lame. On n'a à craindre que la rupture de la lame par des courants d'air trop forts.

Mais, quelle que soit la disposition donnée aux lamelles, la marque est toujours sensiblement en retard ; il en résulte une erreur qui est notable quand on mesure la vitesse du son sur de petits parcours. Le retard provient principalement de Finertie de la lame, car qn ne l'amoindrit pas beaucoup en approchant davantage la vis mn : il est encore très-sensible quand l'écart n'est que de f de millimètre.

J'espérais amoindrir le retard dans l'annonce du départ en faisant marquer par une rupture de contact; l'appa^ reil était alors disposé comme le montre la figure 9. La lamelle est placée comme précédemment , mais la tige Tn qui communique avec la ligne télégraphique est placée de manière qu'elle doit toucher la lame en avant , et non en arrière. Cette tige traverse un bouchon de liège; on la pousse doucement , jusqu'à ce que l'appareil enregistreur marque le passage du courant électrique.

Au moment de l'ouverture du robinet R, la lame flexible rompt le contact. Mais je n'ai pas trouvé d'avantage dans l'emploi de ce procédé. Le retard est resté à peu près le même : cela prouve qu'il provient réellement de l'inertie de la lamelle.

Lorsque l'excès de pression de l'air dans le réservoir est un peu considérable, on peut faire marquer le départ par la rupture d'une feuille mince d'étain, tendue à une trèspetite distance en avant de l'oritice de la bride BG, et qui est traversée par le courant de la pile. La feuille mince d'étain

POUR PRODUIRE LES OlfDES. 53

remplit ainsi Toffice du fil métallique tendu devant la bouche du pistolet à poudre.

On se sert encore de l'appendice avec son réservoir rempli d*air comprimé de la figure a5 ; mais on adapte sur la bride BC les petites pièces que Ton voit dans la figure i3. a; de plus, on engage dans la tubulure BCD, et avant le gros robinet R, une bourre épaisse de feutre F.

Une mince lanière d'étain U est tendue entre la pince métallique a et le bouchon de liège b^ contre lequel elle est pressée par la tige métallique T/', qui communique avec la ligne télégraphique par le fil Tf. Dans ces conditions, le courant électrique traverse, et on le reconnaît sur l'appareil enregistreur. Mais, quand on ouvre brusquement le robinet R, la pression de Tair chasse la bourrelet celle-ci arrache la feuille d'étain qu'elle trouve devant elle à Tinstant même où elle sort du tube. On peut admettre ici que la rupture du courant électrique coïncide bien avec la production de la tête de Tonde à Torigine de la ligne des tuyaux.

On peut se servir du même appareil pour produire des ondes aspirantes à Torifice du tuyau. Il suffit pour cela de faire le vide dans le réservoir M (fig. !25). Si Ton tourne alors vivement de 180^ le robinet R, Fair du tuyau se précipite dans le réservoir; une onde aspirante se forme à l'origine et se propage dans la conduite. Si Ton veut marquer le départ de cette onde^ on tend sur Forifice une feuille de papier sur laquelle on a collé une lanière prisesur une feuille d'étain, et dont Tune des extrémités communique avec la terre, Tautre avec la ligne télégraphique. Au moment où l'on ouvre le robinet, la feuille est déchirée ainsi que la feuille d'étain; de

54 PROG^D^S DIVERS

sorte que le départ de l'onde est marqué par une rupture de cou rant.

Pour produire avec de l'air comprimé des ondes d'une plus grande intensité au départ, je remplace le gros réservoir de la figure 25, par les deux pièces, figures a6 et 27, qui réunies constituent un pistolet à air comprimé.

La 'figure 26 représente un petit réservoir cylindrique, muni de deux robinets R et R', dans lequel on comprime, avec une pompe foulante, de Tair sous plusieurs atmosphères. On ajuste sur le pas de vis G de. ce réservoir lecrou d qui termine la pièce defde la figure 27. On foule fortement dans le cylindre défunt bourre en papier ou en feutre. La bride fe qui termine l'autre bout du cylindre peut s'ajuster exactement sur la hviàtfe de la pièce BCD de la figure 25, dont le gros robinet R reste toujours ouvert ; mais on interpose entre les deux brides^e (fig. 25 et 27) deux anneaux de caoutchouc, entre lesquels on tend un fil fin de plomb ou une feuille mince d'étain. L'une des extrémités du fil de plomb ou de la feuille d'étain communique avec la terre, l'autre est mise en communication avec la ligne télégraphique.

Pour produire l'onde, on ouvre brusquement le robinet R de la figure 26 ; la bourre du canon (fig. 27) est chassée vivement et rompt soit le fil de plomb , soit la lamelle d'étain. Le courant est donc encore rompu ici au moment même où l'air comprimé s'élance dans la ligne des tuyaux.

Enfin, j'ai employé un dernier procédé auquel j'ai eu recours principalement, pour être sûr que le maximum d'inr tensité se trouve bien à la tète de l'onde comprimée.

Sur l'orifice A du disque BC qui ferme la ligne des tuyaux, j'applique un corps de pompe ahde^ planche III, fig. 11,

de o'^ia de diamètre, à Taide de quelques vis à pression Vy i^. Pour que la fermeture soit hermétique, | interpose entre les deux brides deux anneaux: en caoutchouc superposés, et entre ceux-ci une feuille mince de papier ciré IP qui les dé^ passe. Sur Fune des faces de ce papier on a collé une lanière, mince et étroite, d'étain qui sort, en T et S, entre les lames de caoutchouc; on met cette lame en communication, d*un coté avec la ligne télégraphique, de l'autre avec la terre.

Le piston P se trouvant près de de^ si on le pousse vivement, on comprime Tair dans le corps de pompe, et la pression devient telle que le papier U éclate avec bruit et déchire la lanière d'étain qui donnait passage au courant électrique. Il y a donc interruption subite du courant à Tinstant même oh l'onde se précipite dans la ligne des tuyaux.

On donnera plus d'intensité à Fonde, en choisissant un papier plus résistant, ou en superposant plusieurs feuilles; mais dans aucun cas on ne peut apprécier cette intensité avec quelque certitude.

Onde foulante produite à H origine de la ligné des tuyaux par une compression égale^ opérée simultanément sur toute la section.

Je suis parvenu à obtenir une onde foulante qui, dès son origine, présente une cond^isation uniforme dans toute la section du tuyau, et qui offre, sous ce rapport, les conditions que nous supposons réalisées dans nos ondes théoriques. L'appareil qui permet d'obtenir ce résultat est représenté planche II, figure !i4«

56 PROCIÎD^S DIVERS

Une grosse tubulure en fonte ÂBCD, ayant la même section que les tuyaux de conduite sur lesquels on doit Taçlapter, est 6xée par sa bride AD sur le tuyau terminal de la conduite, à Taide de forts boulons à vis et d'un joint au minium. La seconde extrémité BC se termine également par une bride portant un anneau termina), rodé avec le plus grand soin. C'est sur cet anneau que vient buter le. piston ab. Une lame de caoutchouc vulcanisé ijfi recouvre la surface supérieure du piston; elle est maintenue entre la bride BC de la tubulure ABCD, et la bride EH qui termine une cloche en fonte ËFGH. Le piston ab est fixé à l'extrémité d'une forte tige en fer PP' qui traverse la cloche ËFGH, et se termine par un manche transversal F.

Quand on tire le piston, suivant la direction PP', le collier X qui y est fixé presse sur un double ressort j^', formé par plusieurs fortes lames d'acier, qui oppose une grande résistance. Lorsqu'on a donné au piston l'écartement convenable^ il faut le maintenir en ce point On y parvient par l'arrêt R qui peut tourner autour de l'axe oo\ attaché lui-même, invariablement, sur la cloche ËFGH par l'intermédiaire du support en fonte LL'. La tige du piston porte une série d'ouvertures égales I, a, 3, 4i 5 , espacées à 5 millimètres

Tune de l'autre. Dans chacune de ces ouvertures fraisées on peut introduire une même vis à tête saillante u. Lorsque le piston pose sur son siège, si l'on rabat l'arrêt R pour lui faire toucher la tige PF, toutes les ouvertures de la tige sont recouvertes par l'arrêt R.

Supposons maintenant que l'on ait placé la vis u dans le trou a, et qu'on tire le piston jusqu'à ce que la vis vienne buter sur la face n^ de l'arrêt, le piston restera arrêté à une

POUR PRODUIRE LBS ONDES. Bj

distance de 5 millimètres de son siège BC. Si la vis a été fixée dans le trou 3, le piston s'arrêtera à lo millimètres de son siège. Si la vis est mise dans le trou 4» 1^ tuyau s'arrêtera à 1 5 millimètres, et ainsi de suite.

Si Ton soulève brusquement l'arrêt R, la réaction énergi* que du ressort pousse vivement le piston vers son siège ; il en résulte une onde comprimée qui se propage suivant la ligne des tuyaux. Cette onde sera d'autant plus intense qu'elle sera produite par un plus grand écart du piston.

Le départ de l'onde foulante coïncide avec le départ du piston ; il doit être marqué exactement sur le papier noirci. On y parvient par l'artifice suivant :

La tige du piston communique avec la terre, par suite de toutes les communications métalliques. Sur le support en fonte LTi' est fixée une pièce isolante en bois SS', laquelle porte une lame en acier Tt communiquant avec le fil télégraphique TT', et qui reste toujours écartée de la tige PP' du piston. Lorsque le piston a été écarté de son siège et que la vis u bute sur l'arrêt R, on fait avancer doucement la vis V qui presse sur la Inme d'acier T^, et on amène la lame au contact de l'autre face de la vis u; on reconnaît immédiatement ce contact sur l'appareil enregistreur, parce que celui-ci indique l'établissement du courant électrique.

Au moment où l'on soulève l'arrêt R, le piston part, le contact de la lame d'acier Tt avec la vis u est rompu, et le départ de l'onde est marqué sur le papier noirci par une rupture de contact.

Pour obtenir avec ce piston frappeur la plus grande com* pression possible sur une couche d'air très-mince en contact avec ce piston, il faut donner une grande tension au res-

58 PROC^Dlfs DIVERS

sort j^y afin que le piston ne mette qu'un temps extrêmement court pour venir frapper son butoir, en ne parcourant qu'un espace très-petit. C'est seulement ainsi que l'on peut produire, par suite de l'inertie de l'air, une onde très-comprimée, et de très-peu de largeur, conditions qui sont les plus favorables pour mesurer rigoureusement sa vitesse de propagation. Malheureusement, le maximum d'intensité ne se trouve pas ici à la tête de l'onde; de plus, on n'a aucun moyen, même approximatif, de connaître son intensité réelle.

Notre ressort j^ est tellement tendu, qu'un homme vigoureux écarte difficilement le piston de i5 millimètres de son siège; il faut, l'effort de deux hommes pour lui donner un écart de no ou de ^5 millimètres.

Au moment où Ton tire le piston pour l'arrêter à l'aide de la pièce R, on produit une onde aspirante qui se propage dans la conduite et fait marquer plusieurs fois la même membrane. On peut donc ainsi mesurer la vitesse de propagation d'une onde dilatée. Mais il vaut mieux produire cette onde d'une manière plus instantanée, en renversant Faction du ressort élastique j^ sur le piston, ce qu'il est facile de réaliser par quelques changements dans l'appareil.

Ondes produites par les corps vibrants et par la voix

humaine.

J'ai fait beaucoup de tentatives pour mesurer directement la vitesse de propagation des ondes sonores, telles qu'elles sont produites par la voix humaine et par nos instruments

de musique ; mais j'ai rencontré des difficultés qui rendent les résultats incertains.

Lorsqu'on fait vibrer un tuyau d'orgue à l'origine d'une ligne de tuyaux, on y produit une succession d'ondes isochrones, dont l'espacement peut être calculé d'après la note musicale produite. Quand cette succession d'ondes arrive sur une membrane, celle-ci s'agite et s'efforce de vibrer à l'unisson. Si le son est aigu, les vibrations de la membrane sont rapides; mais le plus souvent aucune d'elles ne prend assez d'amplitude pour établir la communication avec la ligne télégraphique. Si le son est grave^ les oscillations de la membrane prennent plus d'amplitude, le contact s'établit, et l'appareil enregistreur le marque sur la bande noircie. Le diamètre de la membrane, son épaisseur, sa tension plus ou moins forte...., influent sur sa sensibilité pour un même son musical, et Ton doit toujours chercher à mettre la membrane dans les conditions les plus favorables pour le son sur lequel on veut opérer.

Si le petit disque métallique de la membrane est très-rapproche de son butoir, l'observateur placé auprès de l'appareil enregistreur reconnaît, même pour des sons très-aigus, le moment oii le système d'ondes passe sur la membrane, parce qu'il détermine une succession rapide de passages et de ruptures de courant dans les bobines du marqueur; le levier articulé du traceur en prend un mouvement de trépidation que l'oreille entend parfaitement , mais le stylet ne s'écarte pas assez pour tracer sur la bande de 'papier des marques visibles.

On observe encore plus facilement les diverses circonstances du phénomène quand on fait marquer la membrane

6o PROGÉDjés DIVERS

par rupture de contact. Dans ce cas, on applique sur la membrane, fortement tendue^ le petit pendule que nous avons décrit page 38. Au moment du passage des ondes devant la membrane, le pendule fait des trépidations, d'abord très-petites, mais qui augmentent successivement d'intensité jusqu'à ce que le pendule soit lancé à une distance appréciable. On reconnaît même cet eflfet sur la bande de papier noirci, parce qu'il s'y dessine un grand nombre de zigzags qui correspondent aux ruptures de contact. Ces zigzags sont d'abord très-étroits, mais ils s'élargissent successivement.

Évidemment, quand une membrane est ébranlée par un son musical, elle se trouve sous d'autres influences que lorsqu'elle reçoit le choc d'une onde unique. Dans ce dernier cas, elle est poussée au dehors par l'onde comprimée qui lui arrive, et elle revient à sa position naturelle en faisant une suite d'oscillations sous l'influence de son élasticité propre. L'observateur ne note que la première marque, et il ne s'ocoupé pas des suivantes, qui sont dues aux vibrations naturelles de la membrane.

Lorsque la membrane est influencée par un son musical, elle cherche à vibrer à l'unisson ; elle se divise en conséquence, et ses oscillations augmentent d'amplitude pendant tout le temps du passage des ondes isochrones. Dans ces conditions, il est ordinairement très-difficile de distinguer sur la bande le commencement des vibrations de la membrane.

Je n'ai trouvé aucun moyen certain pour marquer le départ de la première onde d'un son musical. Pour déterminer directement la vitesse de propagation d'un son de ce genre, je comptais le temps que la succession des ondes qui le composent met à passer d'une première membrane A à une

POUR PRODUIKE LES OND£S. Gl

seconde membrane B suffisamment éloignée. Cette détermination présente beaucou|) d'incertitude, parce qu'on ne distingue pas nettement sur la bande noircie l'arrivée de la première onde sur chaque membrane, et il est même difïïcile de certifier que les deux points choisis sur ia bande se rapportent aux arrivées successives d'une même Qnde sur les deux membranes.

J'ai essayé de remplacer mes membranes ordinaires par des résonnateurs Helmholtz, ajustés pour renforcer surtout le son musical dont on veut mesurer la vitesse de propaga* tion dans la ligne des tuyaux ; j'espérais ainsi obtenir des indications plus précises. La figure lo, planche III, représente un de ces résonnateurs. La caisse résonnante abcd^ de 5 centimètres de diamètre, d'une longueur variable, et munie de l'orifice ef^ porte une bride A B, à l'aide de laquelle on l'ajuste sur l'une des tubulures de la ligne des tuyaux. La seconde extrémité a 6 de la caisse est fermée par une mem- * brane très-mince de caoutchouc, dont on peut régler la tension à l'aide des clefs r, r. Cette membrane porte un petit disque métallique m communiquant avec la terre par le fil m T. Enfin un petit pendule métallique p s'applique sur cette membrane quand elle est en repos ; il est semblable à celui des figures i6, 17 et 1 8, planche II, et il fonctionne de la

même manière.

On règle le résonnateur avant de l'appliquer sur la tubulure des tuyaux : pour cela, on modifie la capacité de l'espace résonnant, ainsi que la tension de la membrane, jusqu'à ce que le petit pendule p éprouve les secousses les plus vives quand on maintient le résonnateur à une certaine distance du corps vibrant.

6a PROClÎDés DIVERS POUR PRODUIRE LES ONDES.

Les résonnateurs ainsi disposés sont extrêmement sensibles pour montrer à la vue le moment du passage des ondes mu« sicales, même faibles, dans les tuyaux. Mais il est encore plus difBcile qu'avec nos membranes ordinaires de tirer quelque chose de précis de leurs indications. On en reconnaît la cause en regardant les mouvements du petit pendule : le résonnateur met du temps pour se mettre en vibration harmonique sous l'influence de la série des ondes isochrones qui passent devant son orifice ef^ et ce n'est que lorsque un grand nombre de ces ondes ont passé, que la membrane a pris des oscillations d'une certaine amplitude. Le même fait se constate sur l'appareil enregisteur, car on entend une série de trépidations dans le marqueur avant que le petit pendule p éprouve d'assez grands écarts pour marquer nettement une rupture de contact sur le papier noirci.