Mesure de la vitesse du son dans l'air. — Premières
«riences. — Les premières mcsuros précises de la vitesse de pro-
tigatiiin ilii son dans l'air furent exécutées en 1738 par des savants
Ide I Acailéniie des sciences entre Montmartre el Monllliéry, et en
||832 par des membres du Bureau des longitudes entre Villejuif et
tlootlhéry. La méthode employée fut la même dans les deux séries
l'apérieoces.
VHhnJe. — Supposons deux groupes d'observateurs, placés l'un ti>l»stalion A et l'autre à la station U.
A la station A, on tire un coup de canon : les observateurs de la
FttalioD B noient à l'aide de compteurs l'instant où ils voient la lueur
^i accompagne l'inflammation de la poudre, puis l'instant où ils
perçoivent le son. En raison de la vitesse extrêmement grande de la
propagation de la lumière (300 mille kilomètres par seconde), on
ïdmet que l'apparition de l'écliur coïncide avec l'instant où le mou-
wineul vibratoire sonore prend naissance. L'intervalle de ternp.s ijui
|t«pan< la sensation lumineuse de la sensation sonore est égal au
ritmiisque le son a mis à parcourir la distance des deux stations.
Pea de temps après, un coup de canon est liré>à la station B, et les nènies déterminations sont faites par les observateurs de la station A.
if mouvement de propagation eut uniforme. Il sufTit, pour le 'It'fnonlrer, il'échelonner entre les deux stations plusieurs groupes Jobsen'aleurs munis de compteurs. Le temps compris entre la lueur •'le son est pour les diiïérents groupes proportionnel aux distances 'Iii les séparent du lieu où l'explosion a eu lieu.
La propagation étant uniforme, /a vitesse du son dans l'air est l'es- P*«7ue le soit parcourt en une seconde. D désignant la dislance des
'l«ux stations, 0 la moyenne des temps observés, — est l'espace par-
ooni en une seconde, à la température de l'expérience.
'^Iliience du tenl. — La i-apidilé de la transmission du son étant l*« (grande par rapporta la vitesse du vent, l'influence de l'eutrai'ne-
*"• des couclies gazeuses est toujours petite.
leur corriger cette iiiduence, on employait la méthode dite des
"P* fàciprui/ ues , en tirant un coup de canon alternativement à ■"lue station, de 5 minutes en 5 minutes. La moyenne des vitesses '^""Cs dans deux expériences consécutives pour deux propagations
(le sens contraires est égale à la vitesse en air calme. V — '
En prenant ainsi la moyenne, on trouvait toujours la mêmi de V, quelle que soit la vitesse du vent.
Méthode erraphique de Regnanlt. — Regnaull mesura son soil ù Viiir libru, soit dans do lurges tuyaux de coiiduile Jç^ kilomètres de lon^eur remplis d'air.
Fig. ibi.
La vitesse du son est la même dans les deux cas.
Il eut recuurs pour la ik-tcrmination du temps de la transmission i tiiode exemple des erreurs d'upprOeiattou'" de l'ubsurvaieur, eaj
(1} Le vent aiigiuoatu la vitessû des sons qui suivent la même route qu<! la vitoase des sons (|ui nmrchent en sens inverse. Il ne niodilio pus lu vitesse gation dans une diroi-tiun purpondiculaire à celle & laquelle il suuOlo. V ilual du son ilaui l'air calme, w U vitesse du veni, c la vitos^ie du son oliscrvëe, V si le vent souflle dans la direction où l'un observe la propagatiou, v s= V — W souCtle dans la direction opposée.
Soit ji l'anglv des deux din^clions, w cas x est la composante dans la direction de la propagation ; on a
I' = V + lu cos a lît w =: V — w eus a pour doux propagations de sens contraires.
d'où V =
(!) Si un uliserraluur revoit la lumiire au temps (, il la perçoit au leuipl pointe lur le compteur au temps ( + : -f* i i 1» temps précis où tes vibratl gnent le tympan utaut (,, lu son est perçu au temps (( -f i|, et l'inscripti compteur est faite au temps (| + Ci + e'i- On devrait mesurer /| — (, < <i -(- t| + e'i — (< -f- e + e) ; i| + e'i et s + i «ont différents pour un mê vateur et varient avec les observateurs. Toutefois la différence ti + >'i reste très petite.
ACODSTIQUE
pM*f auiomatiqucinoiil p:ir un procf^ilé élei-dique le raomeni de l'explosion tlUffioruent de l'arrivéu du son. La iig. 354 représente l'ensemble de la dis- Hilioo rxpiïninentale.
A l'iiiJe tl'un ni télégraphique F établi entre les deux stations, l'ébranlé-
Intnt it l'air qui était produit à la station A par l'explosion d'une arme à feu
iRroniptiil un circuit en /'et provoquait immédiatement par l'intermédiaire du
■ eonlacl d'un âlectro-aimant £, l'inscription d'un signal sur un cj'lindrc enre-
r C. A la station B, une membrane conductrice m recevait le muuve-
tociit Tihnttoire; elle venait toucher une vis e, rétablissail le circuit électrique
ictnelUil ainsi en action le contact du même électro-aimant, ce qui donnait
I Hro t on M.-i'ond signal sur le cylindre enregistreur. Par l'inscription sur le
[(jliiidrc lies oscillations d'un peudule \' qui marquait les secondes, et des
Tibniinna d'un diapason D qui donnait les centièmes de seconc^e, on con-
inunille temps employé par le cylindre pour tourner de l'arc compris entre
Me» pîolSnitrices sur lesquelles se trouvaient tracés les deux signaux; c'était
Il dnrëc de la transmission entre les deux stations.
532. Résultats. — Dans l'air calme, sec et à 0*', la vitesse du son
«l 'le 331 mètres par seconde; la vitesse du son croît avec la tempé-
«liirt- lie l'air : à l", la vitesse est égale à 331^1 -j- olI, a étant le
cûellieieDl de dilatation de lair; à 13", die atteint 340 métrés. A une
niiW température, la vitesse de propagation du son est indépendante
w/a force éltisliffue du gaz, elle est la même sur les montagnes où
'•if est plus raréfié que dans les plaines, elle est la même dans le
|**og vertical et dans le sons horizontal. Les sons forts ou faibles,
I psTfts ou aigus, se. propagent sensiblement avec la môme vitesse.
I^ans un gaz, dont la densité par rapport A l'air est d, la vitesse V,
> propagation du son à t" est
^, Vitesse de propagation du son dans l'eau (fig. 355). — '•'' 18'27, Culladon et Stunn ont mesuré la vitesse de propagation du •*" dans l'eau du lac de Genève, entre deux bateaux maintenus fixes I* une distance d'environ 13 kilomètres. A la station A était suspendue "P cloche C immergée dans l'eau. A un moment donné, en appuyant "i" un levier L, on frappait la cloche avec un marteau A et on abaissait "î mèche uilumé« a qui enflammait un las de poudre m nu moment ''* son était produit. A la station H, le pavillon d'un cornet acous- "c en tâle mince était plongé dans l'eau : il était rempli d'air et ■ime pap une membrane tendue tournée vers In cloche : la partie "Pt'rjeure el étroite 0 du cornet sortait de l'eau et aboutissait à
COUBS DR PRTStQITB
l'oreille d'un observateur. Celui-ci voyait d'abord l'inflamnaationdèl poudre et il enlendait plus tard un son quand la vibration du liquide
Fif. 355.
atteignait la membrane. Le temps écoulé entre l'apparition de flamme et l'audition du son donnait le temps de la propagation en4 les deux stations. La vitesse fut trouvée égale à 1435 mètres pi seconde dans l'eau à 8". ^
534. Vitesse de propagation du son dans la fonte de fer. Biot a déterminé la vitesse de propagation du son dans une condu ' en fonte longue d'environ 1 kilomètre et remplie d'air au moment l'expérience. On produisait le son à l'une des extrémités en frappa directement sur le tuyau ; on observait le temps - qui s'écoulnit en^ la perception île deux sons transmis, le premier par le métal et second par la colonne d'air du tuyau. H
Soit V la vitesse dans l'air, L la longueur du tuyau, ^ était la ^ rée de la propagation dans l'air du tuyau ; x étant la vitesse dan» fonte, - était la durée de la propagation dans la fonte.
JC
On en déduit a- puisqu'on connaît V : la propagation fut trou^ plus de 10 fois plus rapide dans la fonte que dans l'air.
ACOUSTIQUE
