PRODUCTION ET PROPAGATION DU SON

Biusical; les mêmes limites existent pour la production des bruits, puisqu'il ne faut voir dans ces derniers que des combinaisons de sons musicaux.

Ut. Ferme dei oiies soBorei . — Nous avons dit précédemment (§§ 30 et 35) tpB tous les mouvements vibratoires se propagent sous forme d'ondes, soit Jon^tudinales, soit transversales. Ces deux espèces de vibrations peuvent, fane et l'autre, donner naissance au son ; mais, comme les ondes aériennes consistent toujours en condensations et en dilatations, nos sensations auditÎTes reconnaissent, en définitive, pour cause immédiate, des vibrations Iongitudiuales. Quant au mouvement même de l'air, il peut être engendré aussi 1n6d par les vibrations transversales des corps sonores que par leurs vibratioDs longitudinales.

1N>. Origine du son. — Dans bien des cas, Tair est lui-même l'origine première du son, par exemple, toutes les fois qu'il est violemment ébranlé : le bruit de la tempête, celui du tonnerre proviennent des secousses irrégolières de la masse gazeuse atmosphérique; les sons musicaux rendus par la flûte et par les tuyaux d'orgue ont leur source dans les ébranlements régulièrement périodiques de l'air que renferment les cavités cylindriques de ces instruments ; ou produit ces ébranlements en soufflant par Yembou-ehure du tuyau.

Le son a plus souvent encore pour origine les vibrations des corps solides. Le choc de deux de ces corps l'un contre l'autre produit un bruit dont la cause première réside dans Tébranlement imprimé aux molécules soHdes et transmis ensuite à Tair environnant. Les vibrations des solides, qu'elles soient transversales ou longitudinales, peuvent aussi engendrer des soiis musicaux : en frottant une verge dans le sens de sa longueur, on y ïiêtermine des ondes alternativement condensantes et dilatantes, d'où résulte un son d'une tonalité reconnaissable à l'oreille.

C'est aux vibrations transversales des solides qu'on a recours habituellement pour obtenir les notes de la musique. Dans ce but, on fait vibrer des verges et des lames métalliques, des cordes et des membranes tendues : telle «strorigine des sons rendus par le diapason, le piano, le violon, le tambour, les timbales et les instruments à anches.

La ressemblance entre les instruments à anclies et l'appareil vocal de rhoinme est complète au point de vue du mode de production des sons : les cordes vocales inférieures du larynx représentent des anches membra neuses d'une forme particulière, que fait vibrer le passage de l'air venant des poumons (cf. § 115).

I I)ans les exemples que nous venons de citer, le son est toujours le résultat d'iiïii» action mécanique; mais, en vertu du principe de l'équivalence des Ibices (cf. § 11*), les vibrations sonores peuvent aussi être engendrées par rénergie chimique, par la chaleur, par la lumière, par l'électricité et le iDagnétisme.

Si on enflamme un jet de gaz ou de vapeur combustible (hy<lrogène, oxyde de carbone, vapeur d'éther, gaz d'éclairage, etc.) à rextrêniité d'un lube effilé, entouré lui-même d'un s('Con<l tube de diamètre plus grand, il «produit, au-dessus de la flamme, une série de détonations qui proviennent de la combustion du mélange explosible de l'oxygène atmosphérique ivec de petites quantités de gaz entraînées par le courant d'air ascendant;

Tair vibre donc et rend un son qui résulte de la transformation de l'énergie chimique en mouvement vibratoire sonore.

Cette expérience de Y harmonica chimique peut être modifiée de manière à faire de l'énergie calorifique la cause^immédiate du son produit. 11 suffit, à l'exemple de M. Rijke, d'engager à frottement, dans un tube de Terre assez large, un morceau de toile métallique et de le porter au rouge en le chaufiant par-dessous au moyen d'une flamme quelconque : à peine a-t-on retiré cette dernière que le tube se met à chanter. Les vibrations résultent ici de la dilatation brusque des différentes couches d'air que le courant ascendant amène successivement en contact avec la toile métallique chaude.

Les corps solides sont aussi susceptibles de rendre des sons d'origine thermique. Dans l'expérience de Trewelyan, par exemple, une lame de laiton, appelée berceau, et creusée sur sa face inférieure d'une gouttière longitudinale, est chauffée, puis déposée sur un anneau de plomb. L'un des bords de la gouttière venant seul à toucher le plomb, ce dernier s'échauffe au point de contact, se dilate et forme un petit monticule qui fait basculer le l)erceau ; l'autre bord de la gouttière arrive alors au contact du plomb et, le même effet de dilatation et de soulèvement se reproduisant, le berceau bascule en sens inverse. De ce balancement de la lame de laiton résulte, entre les deux métaux, une série de chocs qui se succèdent assez rapidement pour produire un son.

Dans ces deux dernières expériences, le calorique, cause première de l'ébranlement, se propage par conductibilité; la chaleur rayonnante peut aussi donner lieu à des phénomènes du même genre. Pour* le montrer, M. Tyndall enferme un gaz dans un ballon de verre, qu'il met en communication avec l'oreille, au moven d'un tube de caoutchouc termiué par un embout d'ivoire. A l'aide d'une roue dentée, il fait tomber sur le ballon des radiations calorifiques intermittentes : si le gaz n'est pas complètement diathermane, il se dilate chaque fois qu'il est frappé par un rayon de chaleur, puis diminue de volume aussitôt après, lorsqu'une dent (le la roue vient interrompre Tarrivée du flux calorifique. Ces variations périodiques de volume, dont on peut à volonté augmenter ou diminuer U fréciuence, en changeant la vitesse de rotation de la roue, engendrent un mouvement vibratoire des molécules gazeuses, et l'oreille perçoit un son d'autant plus intense que le pouvoir diathermane du gaz soumis à l'expérience est plus faible.

On verra plus loin (cf. § 123) comment MM. ]k»ll et Tainter, d'un côté,el M. Mercadier, de l'autre, ont utilisé ces phénomènes pour la construction lio therinophone, et comment le photophone de Bell fournit un exemple de la transformation in<lirecte du mouvement lumineux en vibrations sonores.

I/êlectricité peut aussi provoquer des ébranlements mécaniques et donner naissance ii un son : c'est ce que prouve le bruit qui accompagne l'étinceUe des machines électriques. Le phénomène découvert par Page, en 183T. fournit un autre exemple d'une transformation analogue : un barreau de fer doux, placé dans l'axe et à rintèrieur d'une bobine d'induction, est siiumis à des aimantations et à des désaimantations successives engendrées par la fermeture et l'ouverture alternatives du courant inducteur; ces changements d'état magnétique du barreau s'accompagnent de vibrations