CHAPITRE II HAUTEUR DU SON

MESURE DU NOMBRE DES VIBRATIONS, Al

210. Qualités du son musical. — Le son proprement dit, et son musical, est le résultat de vibrations continues, rapides êt isochrones, qui produisent sur l'organe de l'ouie une sensation prolongée. On peut toujours le comparer à d'autres sons musicaux. à

L'oreille distingue dans tout son musical trois qualités spécitiques : la hauteur, l'intensité et le timbre.

Hauteur. — La hauteur est la qualité qui résulte, pour l'organ® de l'ouïe, de la rapidité plus ou moins grande du mouvement vibraloire, origine du son.

On nomme sons graves ceux qui correspondent à un pelit nombre de vibrations par seconde, et sons aigus ceux qui correspondent à un grand nombre de vibrations. Tous les sons ne sont graves où aigus que d'une manière relative, Toutefois on dit un son grave où un son aigu, comme on dit une basse lempéralure où une température élevée, en comparant Je son à ceux qu'on entend le plus ordinairement.

Nous avons délini la hauteur par sa cause physique ; on peut la définir aussi par la sensation physiologique, et dire que c'est ln qualité qui distingue entre eux les sons de mème intensité, produits par un même instrument,

{ntensilé, — On a vu (285, 2\ que l'intensité, ou la force du son.

dépend de l'amplitude des oscillations e1 non de leur nombre : un méme son peut conserver le 1ème degrè de grañke on

d'aeuilé, et prendre une intensité plus ou moins grande, lorsqu'on fait varier l'amplitude des oscillations, C'est ce qui arrive pour ue corde tendue, qu'on écarte plus où moins de sa position d'équilibre,

Timbre. — Le timbre est la qualité par laquelle deux sons provenant de deux instruments différents restent parfaitement distinets, tout en ayant même hauteur et même intensité, Le son

du hautbois, par exemple, * * ‘s distinct de celui de la te; le son du eor, de celui d . De même la voix humaine présente un timbre bien d suivant les individus, l'âge ou le sexe,

Nous verrous que le tin liculier qui caractérise un son déterminé est dû aux su moniques (304) plus ou moins cornbreux qui l'accompagr ujours.

291. Méthodes diverse: ‘ mesurer le nombre des vibrations, — [1 n'y a pas d'aut -jen de démontrer que la hauteur d'un son dépend du nom « de ses vibrations, que de mesurer ce nombre et de comparer les divers sons à ce point de vue, Un peut employer plusieurs méthodes :

1° La méthode acoustique ou procédé de la sirène :

2° La méthode graphique ou procédé de Duhamel ;

5° La méthode optique ou procédé de Lissajous :

4° La méthode des flammes manométriques où procédé de Kuniq.

Ces dernières servent plutôt à comparer les sons entre eux qu'à en mesurer les nombres absolus de vibrations. Nous n'exposerons ici que les deux premières.

292. Méthode acoustique. — Sirène de Cagniard de Latour. — La mélhode acoustique s'applique à l'aide d'un petit instrument, appelé sirène*.

Description. — La figure 284 représente la sirène montée sur le sommier E d'une soufflerie (294). À la partie inférieure de l'instrument, qui est tout en cuivre, est une caisse cylindrique 0, recouverte d'un plateau fixe B. Sur ce platean s'appuie une tige verticale T, à laquelle est fixé un disque À, qui peut tourner librement avec la tige; des trous circulaires équidistants sont pratiqués dans le plateau B, et dans le disque À se trouvent un nombre égal de trous de mème grandeur et à la mème distance du centre que ceux du plateau. Ces trous ne sont point perpeudiculaires aux surfaces du plateau et du disque; mais, les uns étant tous inclinés d'un mème angle et dans le même sens, les

4. Cagniard de Latour, qui en est l'inventeur, lui a donné le nom de sirène,

parce qu'on peut lui faire rendre des sons, le fasre parler, comme on dit, dans l'eau.

autres sont tous inclinés en sens contraire, de manière ques lorsque les trous du plateau et ceux du disque sont en ils sont opposés l'un à l'autre, HN résulte de cette disposition lorsqu'un courant d'air rapide arrive de la soufllerie dans caisse cylindrique et dans le trou m, 1 frappe ôbliquement les parois du trou », et inprane au disque À un mouvement de rotation dans le sens An.

Théorie. — Pour simplifier l'explication, supposons d'abord que le disque mobile À porte 18 trous et que le plateau fixe B ne soit percé que d'un seul. Considérons le cas où le trou intérieure

Fig. 284. Fig 285. Fig. 286.

coïncide avec l'un des trous supérieurs, Le vent de la soufflerie vient alors frapper obliquement celui-ci et le disque mobile se met à tourner, Le plein qui se trouve entre deux trous consécutifs vient alors fermer le vide du plateau inférieur; mañs le disque continue à tourner, en vertu de sa vitesse acquise, æt deux trous se trouvent de nouveau en regard, d'où résulte une nouvelle impulsion, el ainsi de suite, Done, pendant une révolotion complète du disque, l'orifice inférieur est 48 fois ouvert et 18 fois fermé, Ien résulte 18 impulsions par tour, qui font entrer l'air en vibration, et produisent un son dès que le disque Lourne assez vile,

Si l'on suppose, comme cela existe réellement, que ke xls

tue B ait T8 trous comme le disque tournant, le pl “bratoire se produira exactement de la méme façon, les 18 trous seront successivement fermés el ou --me

tempes les AStrous vibreront donc &lunisson: le Lwse 8 fois plus tniense, mais le nombre des vibrations n'en sera | augmené, Dans les deux cas, il est de 18 vibrations dounres par chaque révolution du disque A,

Usage = Application de er ‘que. — 11 reste à compter les tours que fait t une seconde. La tige T porte une vis sans | mouvement à une roue a garnie de 100 dents vancer d'une dent pour chaque révolution du roue à porte un taquet P, celui-ci, à chat d'une dent une seconde roue dentée b, Ai L fixées deux aiguilles qui se meuvent si nent, l'une le nombre des tours du disqu | lours, Deux boutons D et C servent à er à volonté la petite roné à avec la vis

Comme le son s'élève à mesure que la vitesse du disque À s'accroit, il suffit de forcer le vent de la soufflerie pour faire rendre à l'appareil un son déterminé. On maintient alors la vitesse constante pendant un certain temps, 20 secondes par exemple : puis on lit les indications des deux cadrans. Soit n le nombre des unités de tour, et c celui des centaines : le nombre N des vibrations par seconde sera donné par la formule

Le CT]

Rexarque. — On à constaté que la sirène, à vitesse égale, donne le mème son dans Feau que dans l'air; il en est de mème dans les gaz : cela prouve que la hauteur d'un son déterminé ne dépend que du nombre des vibrations, et non de la nature du corps sonore.

2%. Sirène de Seebeck. —- On peut appliquer Li méme méthode à l'aide d'une autre sirene, construite par Secbeck, un peu plus compliquée, mais fondée sur le mème principe (fig. 287). Le son est produit par un courant d'air qui passe d'une manière discontinue par les trous d'un disque tournant Ce disque est généralement en carton el porte sur sa circonférence plusieurs séries de trous plas ou snoins nombreux, D est animé d'un mouvement très régulier à l'aide d'un mécanisme d'horlogerie contenu dans un socle en bois, Le systéme est porté sur un sommier, où réservoir à vent, qui distribae le courant d'air, par l'iatermédiaire d'un porte-vent en cavutchouce, à celle des séries de trous sur laquelle on veut expérimenter.

On peut d'ailleurs placer une série d'autres disques sur l'uppareil, ee qui permet de varier les expériences.

294. Soufflerie, — L'appareil qui sert à faire parler ln sirène, el en général toute espèce de tuyaux sonores, s'appelle une soufflerie, I se compose d'in soufflet S, qui est placé entre les quatre pieds d'une table et qui fonctionne au moyen d'une pédale P (fig. 288), L'air refoulé se rend duns un réservoir de

Fig, 287.

cuir R, très flexible, qui se gonfle peu à peu. Comprimé par deux pliquesde plomb qui chargent le réservoir, l'air passe ensuite par un tuyau À dans une boite mn, placée sur la table, qu'on nomme le sommier. Cette boîte sort à la fois de support et de distributeur de l'air pour les tuyaux, Les trous dans lesquels s'engagent les cinbouchures des tuyaux sout fermés par des soupapes a (fig. 280) qui s'opposent au passage de l'air; amais devant chaque tuyau est une touche «, qui, lorsqu'on appuie dessus, fait ouvrir la soupape et laisse passer l'air, Chaque soupape est munie d'un ressort r, qui la relève automatiquement dès qu'on cesse d'appuyer sur la touche.

295. Roue dentée de Savart. — On peut encore appliquer ln méthode ncousdique à l'aide d'un autre tiastruiment, dû à Savart, \a roue dentèe. Les gate se produisent à l'aide d'une carte que L'on appuie fortement à \n ton conkte Vos

bords d'une roue métallique dentée, qu'on fait tourner plus où moins vile à laide d'une grande roue à manivelle, 1 se produit une vibration double à pee d'une dent : le nombre des vibrations qui se produisent en un

done à la fois du nombre des dents de la roue ot de sa de rotation; il est mesuré automatiquement à l'aide d'un complour spé- 1 analogue à celui de la sirène,

Pour produire les sons graves, Suvart substituait à la roue dentée une simple Dre de fer, de 65 centimètres de longueur. Dans l'un et l'autre cas, ces sons de très mauvaise qualité,

206. Limite des sons perceptibles, — Ün adimeltait avant Savart que l'ouie cesse de percevoir les sous au-dessous de 16 vibrations doubles par seconde et au-dessus de 9000. Mais les travaux de Savart ont démontré que ces limites sont trop resserrées, eb'que la possibilité de percevoir des sons plus graves où lus

aigus dépend plutôt de leur intensité que de leur hamteur. AV de de sa roule dentée, Savart 3 pu rendre perceptibles des sons sg

5e ACOUSTIQUE.

de 24 000 vibrations doubles par seconde et des sons graves de S vibrations doubles.

Despretz, à l'aide d'une série de diapasons (510), accordés à l'octave les uns des autres, a trouvé 16 vibrations doubles pour limite des sons graves, et 56 850 pour limite des sons aigus.

297. Méthode graphique. — Vibroscope de Duhamel. — Dans l'une quelconque des méthodes précédentes, il faut faire parler un son connu à l'unisson du son inconnu, et l'appréciation de l'unisson exige de l'opérateur une orcille exercée. La méthode

Fig. 991.

Fig. 290.

graphique ne présente pas cette difficulté. Elle consiste, en effet, à tracer les vibrations mêmes du corps sonore sur une surface convenablement préparée, On n'a plus ensuite qu'à compter ces vibrations, qui sont inscrites sous la forme de simuosités parfai-

1. Cola fait 73700 vibrations simples, qui correspondent à rt, (ut, étunt représenté par 198 vibrations) (311). L'oroille était d'ailleurs péniblement affectée par la perception de ce son extréme, qui dépasse de beaucoup lilimite des sons musicaux, D'aprés M, Helmholt, les sons d'un bon eaplol En HANSAE SN compris entre 40 et #000 vibrations doubles, sit une tendue de 7 békateS.

temeul visibles à l'œil nu. Le dispositif qui sert à produire cette nsesption est dû, ainsi que li méthode elle-même, à Duhamel : on l'appelle ribroscope.

lesertplion du vibroscope, — Cet appareil consiste en un cylindre À, de bois où de métal, ré à un axe vertical O (fig. 290) taillé en forme de vis et engagé dns un derou : de sorte que, on le faisant tourner à l'aide d'une manivelle, on tit monter où descendre dans un sens ou dans l'autre, Autour du cylindre A enronlée une feuille de papier sur laquelle on à déposé une rouche légère tinonmdhérente de noir de fumée, C'est sur cette couche que s'inscrivent les Vibrations.

Le corps sonore étant, par exemple, une lame élastique C, solidement encas- Léo par une de ses extrémités, on fixe à l'autre un style léger qui rase la surface du églindre pendant sa rotation. Si celui-ci tourne sans que la lame vibre, le Mile trace on blanc sur le fond noir untrait hélicoïdal régulier; mais si la lame Nbre, le wait est ondülé, et toutes les vibrations de la lame correspondent à x d'ondulations, I mé reste plus qu'à déterminer la durée du son enre-

Un peut y arriver de plusieurs imaniéres. La plus simple consiste à comparer

Fix. 202.

la couché tracée pur la dame vibrante à une autre courbe, qu'on trace parallèlement à la première à l'aide d'un diapason donnant par seconde un nombre de vibrations connu. Une des branches du diapason D étant, elle aussi, munie d'un style léger, on met celui-ci en contaet avec le noir de fumée, puis on fait Mibree simultanément la laine et le diapason; les deux styles tracent alors deux hélices ondulées, mais inégales, Une fois ln feuille de papier déroulée (fig. 2), on corpwre les nombres de sinuosités qui se correspondent sur es deux courbes et l'en on déduit le nombre de vibrations par seconde du son inconma.

208. Phonautographe, — Le vibroscope de Duhamel et les appareils gistreurs analogues ne permettent d'inserire que les mouvements simples, tels que ceux d'un diapason, d'une verge métallique, ete, En autre pareil énregistrenr, le phonautographe", permet d'inserire les vibrations cor pliquées des ondes sonores aériennes. Il se compose d’un large porcelaine ou en faïence (ou en toute autre substance peu élastique), qui coupé dans le plan de son foyer (fig. 292). On ferme cet orilice par une mem brane élastique, tounie d'un style sur sa face extérieure, Les ondes provenant d'un corps sanore qu'on fait résonner à l'embouchure du sont concentrées par les parois mêmes de celui-ci sur la nr Celle-ci entre en vibration, et inscrit les mouvements complexes qu'elle reçoit sur un cylindre enregistreur, qui lourne uniformément, par un mouvement d'horlogerie, à la portée du style mobile. On obtient ainsi des courbes plus où moins compliquées, qui constituent une sorte d'écrifure acoustique des sons émis pur le corps sonore.

2% Phonographe. — Le ghonographe, inventé par M. Edison en 1877, peut être considéré corume un perfectionnement du phonautographe. C'est un appareil enregistreur qui inscrit les ondes aériennes, non plus sur du papier noïrel, mais sur une feuille métallique : celle-ci en conserve les empreintes, qui permettent, à leur tour, de reproduire à volonté les sons auxquels viles correspondent.

L'ancien modèle (fig. 295) se composail d'un cylindre de laiton À, monté sur un axe D, qui est muni d'un pas de vis sur ln moitié de sa longueur. Sur le

Fig. 295.

cylindre est tracée une rainure hélicoïdale de même pas que la vis D, Par suite, lorsqu'on fait tourner le cylindre au moyen de la manivelle M, à chaque tour la rainure avance d'une longueur égale à son pas, Sur la rainure est appliquée une feuille d'étain ou de cuivre très mince, qui l'enveloppe. Enfin, en avant du cylindre est un parleur ou embouchure B, destiné à recueillir et à concentrer les ondes sonores (fig. 294) sur une plaque vibrante r, qui remplace la mem brane de Scott; celle-ci s'appuie directement sur un tube de caoutchouc #, et ce dernier sur une lame à, terminée par un poinçon d'acier, Ce poinçon doit jouer le même rôle que le style du phonautographe; il rase In feuille d'étain, et il est ajusté de manière à correspondre à la rainure pendant sa rotation. Fonetionnement, — Lorsqu'on parle à haute voix dans l'embouchure, en Ayant soin de tourner en méme temps la manivelle M de gauche à droîte, Ia