CHAPITRE LUI

PBODL’CTION ET PROPAGATION DU SON.

629. Le son est une vibration. — Le son cl le bruit sont des impressions (l'une nature spéciale que l’oreille poiroit dans loiii-s

diverses nuances, comme l’œil perçoit la lumière et les couleurs. Toute explication sur le caractère de ces iuipre.ssions qui jouent un si grand r(Me dans notre existence serait superflue, et nous devons nous borner à en faire connaître la condition physique. A cet égard il est facile de montrer par des expériences fort diven^s que le son est le résultal d’un mouvement particulier qu’on appelle un mouvement vibratoire.

Siqjposons, par exemple, (pTentre les màcboires d’un étau A (üg. 563), on fixe l’une des extrémités C d’une lame élastique Cl), (pi’on amène rexlrémitc^ supérieure Ü en D', et qu’on l’abau- FiR. .WJ. — viiiration d'une lame donne à elle-même. En vertu de son eiamquc. élasticité (2'2), la lame reviendra à sa

position primitive; mais par suite de sa vitesse acquise, elle la dépassera, arrivera en ü" et e.vécutera autour de CD une série d'oscillations, dont l’amplitude ira graduellement en décroissanl

Digiliz-:; Gcoglf

VinRATIONS SONORES.

ot finira par s’ctciiidrc au bout d’un temps plus ou moins long. C’est là ce qu’on appelle un mouvement vibratoire. L’excursion de I)' en D" ou de D" en D' .se nomme une vibralion ou une oscillation; on désigne (juelquefois sous le nom de vibralion ou oscillation complite le double mouvement d’aller et de relour. Ces vibrations sont dues à l’élasticité de la substance qui l'orme la lame, elles ont quelque analogie avec les oscillations du pendule; comme ces dernières elles sont isochrones, quelle ([ue soit l’amplitude. Il y a même lieu de remarquer à ce sujet que cet isoebronisme, qui n’est qu’approché dans le cas du pendule, est tout à fait rigoureux pour les vibrations élastiques'.

Tant que la lame élastique est suffisamment longue, les vibrations se font avec assez de lenteur, et l’œil peut les suivre direclemenl; mais à mesure qu’on raccourcit la lame, le mouvement vibratoire devient de plus en plus rapide, et il arrive un instant où il cesse d’être perceptible à la vue. .Mais alors que cesse pour ainsi dire le rùlc de l’organe de la vision, celui de l’organe de l’ouïe commence et l’oreille entend un son parfailement net et dont la nature dépend d’ailleurs des conditions physiques du corps vibi’ant.

Celte e.vpérience nous montre donc qu’un mouvement vibratoire peut produire un son, à la condition toutefois d’être suffisamment rapide. Dans les expériences suivantes on constate de diverses façons (|ue le mode spécial d’ébranlement qui fait résonner un corps consiste précisément dans un état vibratoire.

Vibration d'une cloche. — On disjiose à côté, et presque au contact d’un cloche en crislal (fig. 56à), une pointe portée par un support. Si on frotte alors avec un archet les bords de la cloche <le manière à lui faire rendre un son, on entend une série de petits chocs qui rendent sensible le mouvement vibratoire du corps. Une petite bille suspendue à un fil est repoussée par la cloche et oscille pendant tout le temps que le son dure. Il suffit d’ailleui’s de poser

I. Li loi ties écarts inoléculuires dus à réUisilcité est que cet écart est propor^ tionoel à l'intensité de la force qui le produit (23). Or on démontre en mécanique que toutes les fois qu'un point matériel se meut vers un point fi\c en vertu d’une force proportionnelle à la distance qui le s<^parc de ce point, il se produit un mouvement vibratoire dont les vibrations sont rigoureusement isochrones.

l'IlnIMCTIO.V KT l'HOl'AtlATION DU SON.

lr"riciiicnl la main sur la cIocIk' poiii' .seiilir un fréniisseirif iil (•ararli'risli(|ni>, ri si un a|)|)iii(* au“c furcr. lo niouvfMiu'iU vibraluirr (lisparnil a\(‘c li‘ son liii-inrinc.

Fig. OOi. — Mbrutioii d’une cloclie.

\ iOraiion il'mie ijloi/itr. — On irpand ilu .sable lin à la surface d’une plaque (lif;. 5(i5) (pi'oii l'ail résonner ensuile eu frottant son boixiavec un archet. Aussilôl ipie le sou se fait enleudre, ou voit le sable sautiller, fuir certaines parties et se réunir sur de ccrUiines lignes que l'on désigne sous le nom d(- /i;/nrs uodalrs. C(! sont des lignes autour desquelles s’exéculenl les inouveinenls vibratoires invci'ses des parties voisines. Leur disposition change avec, la nature du son produit; mais, quoi qu’il en .soit à cet égard, le mouvement du sable accuse toujours l’état de vibration ampiel est dit le phénomène sonore.

Cet état vibratoire se manifeste d’une autre façon assez curieuse. Si au sable ordinaire on mèhi une poussière trè.s-fine, comme celle du lyco|)ode, celle-ci s’accumub* dans les parties comprises entre les lignes nodales, et on la voit s’j ainas.ser en petits tas qui sont d’ailleure dans un état de gyration continuel. C’est un etfet de l’air exté-

VIItllATIONS SONOKKS.

rieur, (jui, conlimiellcmenl élunnlé p.-ir la platine, linil par prciuire un mouvcincnl tournant qui entratne la poussière fine, mais tpii est

Fig. üOr>. — Vibrutioa d'une pla(|iie.

insuftisant pour déplacer le sable. Dans le vide le lycopodo se l’éiinit au sable.

Vibration r/'iinc corde. — Quand on ébranle une corde de façon A la faire résonner, on la inet dans un état vibratoire ((ue rend sensible la forme même qu’elle présente; elle a l'aspect d’un fuseau allongé (lig. 566). C'est tiu’à raison de la pci’sislance des impressions sur la rt’tine cl de la vitesse du mouvement vibratoire, l'reil voit la corde dans toutes ses posilions à la fois, la durée d’une vibration étant moindre que le temps pendant lequel dure une impression lumineuse.

Vibration de l’air. — Le corps sonore peut être quelquefois l’air, c’est ce qui arrive dans les tuyaux sonores qui seront décrits plus loin. Or il est facile lie constater que, dans le cas où le tuyau parle, l’air est dans nu état vibratoire. On se sert pour cela d’un tuyau (tig. 567) dont une des parois en verre permet vibration d’une de voir ce qui se passe A l’intérieur, on introduit une petite membrane ni tendue sur un cadre et recouverte de sable

rRODUCTION F.T PROPAGATION DI' SON.

fin; on voit colui-ci projelé dans Imites les directions, on entend le clioc des grains qui reloinfient sur la membrane, et tous ces plidnomènes s'arrêtent si on arrête le courant d’air qui fait résonner le tuyau.

Fig. 507. — Vibratio.4 de l’air.

Fig. 508. — Harmonica chimique.

Ilannonica cltimique. — Cet état vibratoire de l'air se produit dans l’expérience curieuse de l'barmonica chimique. On adapte à un appareil, où se produit de riiydrogène (fig. 568), un tube terminé par un bec effilé, et on enflamme le jet de gaz; on a ainsi ce que l'on appelle la lampe philosophique. Or, si on entoure la flamme d'un tube plus large ouvert aux deux bouts, on entend un son dont la nature «lépend des dimensions du tube, et qui présente quelquefois un plein et une sonorité remarquables. Ce son est dù à un état vibratoire de Pair. En effet, la combustion de Pbydrogênc n’est autre chose que la formation de l'eau par suite de la combinaison de ce gaz avec l’oxygène, et, bien que le phénomène ait une continuité apparente, ce sont en réalité des portions successives d’eau qui se

K XPÉRIENCK DF, TREVELVAN.

forment, se rüduiseni en vepeur n la lempéralurc élevée de la combustion et se condensent ensuite plus ou moins complètement. Il y a donc dans l’air une série de mouvements de dilatation et de contraction, c’est-ii-dire un vcn-itable mouvement vibratoire. Ee mouvement est activé par le tube qui produit un courant d’air autourde la flamme, et qui offre d’ailleui-s une masse de gaz limitée pouvant être plus facilement ébranlée. Il n’est pas nécessaire d’opérer sur le gaz hydrogène; l’expérience peut être faite avec l’oxyde de carbone, qui par sa combustion fournit de l’acide carbonique; l’état vibratoire résulte ici des variations successives de température pendant et après la combustion. Le simple écoulement d’un fluide pourrait suffire à déterminer le mouvement vibratoire de l’air environnant, car cet écoulement est non pas un phénomène continu, mais une expulsion successive et périodii|ue de particules.

ExjKrience de Trevehjan. — On prend une masse de cuivre ayant la forme d’une gouttière, que l’on fixe au bout d'un manche bien arrondi, et après l’avoir chaulhs' /i une température de 100" ou

au delà, on la pose sur un morceau de plomb. On entend aus- •sitôt sortir de rinstrunient une note généralement un peu aiguë. On peut faire l’expérience avec une pelle (fig. 509) que Ton chauffe et que l’on pose ensuite en équilibre sur deux lames de plomb placées dans un étau ; on la voit alors exécuter une sorte de petit balancement, à peine perceptible d’ailleurs, pendant le temps que dure le phénomène sonore. On peut rendre ce balancement très-sensible en fixant quelque part sur la pelle un petit miroir argenté sur lequel on dirige un rayon de lumière; le faisceau réfléchi va

l’IîODUCTION ET IMtOI’AG A T I ON OU SON.