CHAPITRE X

DE l'acoustique.

Dessous, (le leur inesuic, de leur propagation, de leur vitesse et de leur iiilensilc.

Jadis, l'acoustique ne s'occupait que des sons ou des vibrations perceptibles à l'ouïe ; mais aujourd'hui cette branche de la physique s'est considérablement agrandie , puisqu'on y comprend encore l'étude des vibrations résultant des propriétés moléculaires des corps, indépendamment de la sensation qu'elles produisent sur l'ouïe. C'est particulièrement cette dernière partie de l'acoustique qui doit nous intéresser, attendu qu'elle nous fournit des principes que nous invoquerons pour étudier la constitution moléculaire des corps.

Les anciens, comme nous l'avons déjà dit, possédaient quelques notions sur la manière dont le son se propage dans l'air ; Pythagore et Aristote savaient, par exemple, que le son est transmis à nos oreilles par l'intermédiaire de l'air. Us avaient aussi des notions sur la nature de l'harmonie. Pythagore avait fait une expérience intéressante sur les rapports des sons. On trouve dans Vitruve divers passages qui prouvent que l'on connaissait ce qui a rapport aux ondes sonores, au renforcement et à la réflexion du son. Néanmoins, l'acoustique n'existait pas comme science, avant que Bacon, Galilée, le P. Marsenne et Wallis se fussent occupés de la recherche des lois des phénomènes qui constituent celte partie de la physique.

Newton est le premier qui ait cherché à soumettre à l'analyse mathématique la propagation du son à travers l'air. Ce grand homme supposa que l'air était un corps éminemment élastique, et que l'effet d'un choc quelconque était de le condenser dans le sens de ce choc; la

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parlie frappée, réagissant à son tour, refoulait la partie qui l'avait déplacée, et chassait eu même temps celle qui était à sa partie opposée ; de sorte que chaque molécule avançait et reculait tour à tour. Il a introduit cependant dans sa théorie des erreurs qui ont été signalées par Crammer, et corrigées par Euler et Lagrange.

Les sons sont produits par des vibrations ou ébranlements successifs plus ou moins prolongés : ces vibrations se communiquent à tous les corps avec lesquels le corps ébranlé est en contact, ainsi qu'à l'air qui sert d'intermédiaire pour arriver jusqu'à l'organe de Touïe.

La sensation du son dépend donc des mouvements communiqués à la membrane du tympan par l'intermédiaire de l'air ou des fluides dans lesquels elle est plongée. Savart, a démontré ce fait, qui était admis depuis longtemps à priori, en faisant voir que les figures produites par le sable sur les grandes membranes avaient également lieu sur celles d'un petit diamètre. Les sous étant plus ou moins aigus, selon que le nombre des vibrations est plus ou moins rapide, il était donc indispensable d'avoir des moyens exacts pour mesurer le nombre de vibrations qui produisent un son.

Le P. Marsenne avait fixé ce nombre d'après la loi de la longueur des cordes, laquelle donne un nombre de vibrations en raison inverse de cette longueur ; ce procédé présente des causes d'erreur. La corde , eu oscillant, prend un mouvement gyratoire qui modifie ses oscillations ; en raccourcissant une corde, le son monte toujours plus qu'il ne convient, attendu que la flexibilité, supposée parfaite par les mathématiciens, n'existe pas, et que la rigidité d'une corde, même trèsfine, se fait sentir à mesure que cette corde devient plus courte 5 enfin, les proportions de matières qui composent l'instrument destiné à ce genre d'expériences, viennent encore troubler ce résultat par l'influence que la réaction des vibrations communiquées exerce sur celles de la corde.

Chiadni avait adopté, pour déterminer un son dont le nombre des vibrations est connu, la loi des verges, dans lesquelles le nombre des oscillations augmente en raison inverse de la racine carrée de leur longueur 5 mais cette évaluation n'est pas exacte.

Prony a pris pour base la loi de la tension par des poids : ce procédé a été également repoussé, attendu qu'un fil tendu par un poids ne reste pas de la même longueur, et continue très-longtemps à s'allonger , surtout quand on emploie des poids très-forts.

M. Cagniard Latour a employé sa sirène , instrument très-propre à la mesure des sons, mais qui n'était complet qu'autant qu'on pou-

vait le faire fonctionner au moyen d'un jet cVair continu et régulier. Cette seconde partie du problème a été résolue avec le dépenseur de M. Bocquillon. La sirène est généralement adoptée aujourd'hui par tous les physiciens.

M. Savart a fait usage d'un appareil à quatre roues dentées, dont l'une contient deux cents dents , la seconde deux cent cinquante , la troisième trois cents, et la quatrièmequatre cents, ce qui produit la sensation d'un ton de sa tierce, de sa quinteet de l'octave, quand on choque ces dents avec un corps quelconque , tandis qu'elles sont animées toutes d'un même mouvement de rotation. On a fait quelques reproches à cet appareil, parce qu'il est presque impossible d'avoir un mode rotatoire sans variations. C'est pour ce motif que Savart se servait de préférence, pour déterminer le nombre de vibrations , des cordes d'un violon ou d'une basse. Tartini, au moyen de ses battements, a donné un procédé à l'aide duquel on peut aussi déterminer le nombre de vibrations d'un son. Tels sont les différents moyens qui servent à évaluer le nombre de vibrations qui composent les sons ; passons aux différentes causes qui les produisent.

Lorsque l'air se précipite subitement dans une cavité, par suite d'une différence de pression , il y est instantanément condensé par suite de la vitesse acquise, et son élasticité le faisant réagir, il en résulte des ondes alternativement dilatées et condensées qui, en se propageant jusqu'à notre oreille , y déterminent une impression dépendante de la vitesse de ces ondes. Le crève-Ycssie et le pistolet de Volta produisent des ondes de ce genre.

Le son peut être également produit par des alternatives successives du passage et de l'interruption de l'air , de l'eau , etc., comme la sirène fonctionnant dans l'air et dans l'eau , nous en fouinit un exemple, et comme le moulinet qui ouvre et ferme l'orifice d'une fontaine de compression en est un autre. Viennent ensuite comme instruments propres à produire les sons, outre les cordes, les anches libres, l'appareil de Labarre, la sirène de Hachette, la glotte en acier, en caoutchouc de M. Cagniard. On a fait des recherches assez étendues sur les sons les plus graves et les plus aigus que l'oreille puisse percevoir. Le son le plus grave employé en musique est produit par trente-deux vibrations ; mais cette limite peut être beaucoup plus reculée, car on peut avoir des sons soutenus de douze vibrations par seconde, en produisant des chocs plus forts, afin que la durée de chacun des coups agisse sur l'organe jusqu'à l'instant où se fait entendre le coup suivant. Quant à la limite des sons aigus, elle n'a pas encore été déterminée positivement.

216 TRAITK BE l'HYSIQtJK.

\\ ollastoii a avancé que des sons très-aigus, comme le cri de la chauve-souris, n'étaient pas appréciables par certaines oreilles, et qu'au delà de trente-deux mille vibrations, ou cessait d'entendre les sons que plusieurs animaux distinguent cependant très-bien. Savart est allé au delà de cette limite au moyen de son appareil à roues dentées, puisqu'il est parvenu à apprécier des sons de trente-deux mille vibrations, et même de quarante-huit mille.

Jadis, on ne faisait nullement attention au son appelé bruit, parce qu'on supposait qu'il n'avait aucun rapport avec les sons musicaux ; mais ce bruit, qui est toujours composé de plusieurs sons, peut être apprécié par l'oreille , surtout lorsque l'on compare ensemble plusieurs bruits de même espèce.

11 suffit à l'organe de l'ouïe qu'un son résulte d'un très-petit nombre de chocs ou d'alternatives de compressions et de dilatations. Deux de ces chocs, produits dans un temps très-court, déterminent un son appréciable. 11 est bien établi maintenant que le bruit est le produit de vibrations semblables à celles qui constituent des sons musicaux ; la seule différence qui existe se trouve dans le peu de durée des vibrations ou dans le mélange confus d'un grand nombre de sons.