VIBRATIONS DES GAZ. — TUYAUX SONORES

661 . lies sons rendiM par les tujmmiL «onorcs «ont dus ▼Ibratloiift du gas Iniériewr. — Les tuyaux sonores, tels que ceux dont on fait usage dans les jeux d'orgue, sont tantôt C7lindriques et tantôt prismatiques ; leurs parois sont de bois ou de métal. Pour les faire parler, on y adapte une embouchure de forme particulière, qui se monte elle-même sur un réservoir d'air comprimé, ou sommier.

Dans les tuyaux à bouche, qui sont le plus ordinairement employés, le vent arrive par le pied p {fig, 513 et 514). traverse la fente étroite / qu'on nomnje la 'lumière, et vient se briser contre le biseau b qui constitue la lèvre supérieure de la bouche. Une paflie de cet air pénètre dans le tuyau et détermine, dans la colonne d*air intérieure, des vibrations qui donnent naissance à un son.

L'expérience montre que les petites vibrations des parois du tuyau, au moins lorsque ces parois sont suffisamment épaisses, ne modifient pas la p|- gj- pj„ gj^ hauteur du son et n'ont guère d'autre influence que de lui donner un timbre ou un autre; selon qu'elles sont en métal ou en bois (*).

Au contraire. Pair intérieur est animé d'un mouvement vibratoire qu'on peut rendre sensible de la manière suivante. — On dispose, sur une

(*) Lorsque les parois d'un tuyau ont une faible épaisseur, elles peuvent participer aux vibrations de la colonne d'air et influer sur ces vibrations, de manière à modifier la hauteur du son produit. — Pour en faire l'expérience, on monte sur la soufflerie deux tuyaux dont les dimensions intérieures sont exaclemenl égales, mais dont l'un a des parois épaisses de bois ou de métal, et l'autre des parois membraneuses, de

57f ACOUSTIQUE.

loufperie {fùf. 515), un tuyau T (/Sy, 5I«) ouTert à la partie supérieure et dont l'une des fac«s est en verre. La soutllerîe se compose cI*ihi soufflet S, muni d'une pédale P, qui comprime l'air dans la caisse ou a

Fig.SIS. Fit.S16.

AB. La face supérieure de cette caisse est perci^e d'un certain nombre de^ trous, qu'on peut ouvrir à volonté en pressant sur les louches t, l, t... — Le lujau T étant assujelti dans l'une de ces ouvertures, si on le fait parler et qu'on introduise, à l'aide d'un fil de soie, une membrane de baudniclie, tendue sur un anneau rigide S et couverle de sable fin, on voit le sable sagiler vivement dans toutes les parties de la colonne d'air,

papier pir eiemple. Le ion Ju deuiiâme (uyau est toujours plui faible que c«lui du premier; il est <l'sîlleun un peu plus ura^e, et peut m^uie s'tltaisser de prés d'un« octave lorsqu'on lienl i mouiller les paroii |Savan|.

Pana loul ce qui va luivie. nous supposerons les eipériences Tailes avec des lujaui 1 ptroii suinummenl résistantes, pour qu'on n'ait t considérer ijue les vibrtllont de

TOTAUX SOKORES. 575

snnf en certains points que nous apprendrons bientôt à connaître. Celtp colonne est donc le siège d'un mouvement vibratoire.

Nous distinguerons, dés à présent, les tuyaux sonores en Itafanx <mvertâ et luyaux fermé*, selon que rextrèmité opposée à la bouche est ooverte, ou fermée par une paroi solide.

663. LaI* des hHiicBeBn. — Nous verrons bientôt qa*on pent faire rendre à un mSnie tujau une série de sons, de plus en plus élevés, à mesure qu'on rend plus rapide le courant d'air fourni par la soufflerie : de tous ces sons, le plus grave, qu'on nomme le son fondamental, se produit plus aisément que tous les autres, lorsque les diraensiiHis transversales du tuyau ne sont pas trop petites par rapport & sa longueur.

1* Pour de» tuyaux de même eipice, Itt nombrtê de vibration* qui corretpondent ou «on fondamental varient en raium inverte de* longueur* de cet iu^aux. — Pour établir cette loi, on dispose sur la soulDerie quatre tuyaux, tous ouverts ou tous fermés, dont les longueurs soient entre elles

comme les nombres 1 , r, s', on conslale que ces tuyaux donnent les

notes de l'accord parfait, dont les nombres de vibrations sont entre eux

, 5 5 comme '>-,' à-

3* Le ton fondamental d'un tuyau fermé e*t Voclave grave de celui d'un tuyau ouvert de même longueur, — On le démontre ea adaptant sur la sourtlerie un tuyau ouvert qui donne, par exemple, la note loj : si l'on ferme l'ouverture supérieure au moyen d'une paroi solide, le son se transforme en son octave grave la,.

Il résulte de ces deux lois qu'un luifau fermé donne te même son fondamental qu'un tuyau ouvert de longueur double. — C'est ce qu'on vérifie à l'nide d'an tuyau T {(ig. 517), traversé en son milieu par une coulisse AS, mi-parlie pleine et mi-partie évidée. En poussant cette coulisse dans im sens ou dan^ l'autre, on obtient à volonté un tuyau fermé, ou un tuyau ouvert de longueur double, sans que le son soit changé {■).

fl63. Ii*la dea harBMtmlqaes. — Un même (nyau sonore, ouvert ou fermé, peut rendre une série de sons difTérents, qu'on nomme ses harmoniquet.

Pour produire ces divers sons, on adapte, sur l'une des ouvertures de la soufllerie, un tuyau étroit T (fig. ^ ^^^

518) dont le pied est muni d'un robinet R ; on ouvre ensuite la soupape correspondante, et l'on régie l'arrivée de l'air de

O Ce n>BullBt uplique la sulistUtilion qu'an (ait quelquefois, dans les orguei, du bourdon, ou tujau rermé de S mètres de longueur eniiron, au tuyau ouvert de

manière à obtenir un courant (l*air de plus en plus rapide, en oaTrant graduellement le robinet, et en exerçant avec la main des pressions

croissantes sur le soufllet par Tintermédiaire de la tige K

(fig. 515). On entend alors d*abord le son fondamental, puis

une série de sons de plus en plus élevés. i" Pour un tuyau fermée si le son fondamental esl «!«,

Texpérience montre que la série des harmoniques est formée

des notes suivantes :

tiip so/j|, mtj, — ré^, etc.

dont les nombres de vibralions se représentent par

13 5 7 9 etc.

3" Pour un tuyau ouvert, si le son fondamental est encore ui|, Texpérience montre que la série des harmoniques se coa>pose de

utf ut^ 8ol^ u/s mij S0/5 — ti/4 ré^ etc.

dont les nombres de vibrations peuvent être représentés respectivement par

lis 456 789 elc.

De quelque manière qu*on opère d^ailleurs pour faire parler un tuyau ouvert ou fermé, on n*en peut jamais tirer d'autres sons que ceux que nous venons de définir. — Un même tuyau est donc capable de rendre une térie de sons différents, mais il M ne donne pas indistinctement tous les sons de V échelle maijt sicale.

ÎW On conclut de ces expériences :

K^' i* Que les nombres de vibralions des harmoniques d'un

U même tuyau fermé varient comme l^ nombres impairs de la

FiR. 518. suite naturelle ;

2* Que les nombres de vibrations qui correspondent aux harmoniques d'un même tuyau ouvert varient comme les nombres entiers de la stdte naturelle,

664. Production diea ■«ends fixes et des ventres fixes dons les tayanx fermés. — Si Ton assimile le mouvement vibratoire produit par Tarrivée de Tair dans un tuyau au mouvement que produisent les vibrations d*une lame ou d*un piston mobile (659) , on voit qu*il doit résulter de ce mouvement la production d'une série d'ondes, composées chacune d'une demi-onde condensée et d'une demi-onde dilatée, et se propageant dans la longueur du tuyau. Chacun des éléments de ces ondes, à mesure qu'il arrive sur la paroi solide qui constitue le fond d*un tuyau fermé, éprouve une réOexion : de là, la production d'ondes réfléchies marchant du fond vers l'orifice du tuyau. Ces deux mouvements se pro-