CHAPITRE II

QOALITI^ DU SON ET SONS MDSICAUX

I. OuUtés da ioq. — Dans le ciiapitre précédent, nous avons considéro ropagatioii du .scia en général; nous allons maintenant nous occuper des irent*?» qutUilés des sensatwiis auditives. Otte étude se divise natu- Ikment en deux parties : la première sera consacrée aux sons musicaux, "lecoude, aux principales formes de bruit.

L'oi^ane de l'ouïe distingue dans un sou musical trois qualités diffé : V intensité, la hauteur ou le ton, et le timbre.

L'intensité dépend de Tamplitude des vibrations sonores ; selon qw cette amplitude est plus ou moins grande, notre oreille est impressionnée plus ou moins foi*tement et la sensation perçue est plus ou moins intense.

I^e ton s'apprécie par le degré de gravité ou d'acuité du son; il dépend, comme nous le verrons à l'instant, de la rapidité des mouvement vibratoires, c'est-a-dire du nombre des vibrations accomplies dans l'unité de temps, les sons aigua répondant aux vibrations les plus rapides]. L'un dei caractères les plus saillants d*un son en est précisément la hauteur.

Enfin les sons se distinguent encore les uns des autres par une qualité particulière qui dépend sans aucun doute du mode de production de la vibration sonore. Ainsi, quand on fait rendre au violon, à l'orgue, à la flûte, etc., un son musical de même hauteur et de même intensité, le son émis pir chacun de ces instruments présente un caractère spécial, qui perroH à l'oreille d'en reconnaître l'origine. C'est cette qualité du son qui constitue ce qu'on api)elle le timbre.

112*. Haittor di MB. — La hauteur d'un son musical est donc déterminée par le nombre des vibrations isochrones accomplies dans Tunité de temps; mais elle est tout à fait indépendante de la forme même et, p^r conséqu^ du mode de production des vibrations.

Notre oreille possè le naturellement, ou acquiert par l'exercice, la faculté d*apprécier les rapports de hauteur des sons. Grâce à cette aptitude particulière de l'organe de rouîe,onapu constater que des intervailes égaia entre les hauteurs de deux sons ont toujours le même rapport entrelm nombres de vibrations correspondants; [c'est-à-dire que, si on considère deux sons dont les hauteurs soient séparées par un intervalle déterminé et que, sans modifier cet intervalle, on fasse varier la hautw absolue de chacun des sons, le rapport qui existe entre les nombres A vibrations correspondants ne change pas non plus. Qu'un son, par exemple, se trouve à Voclave aiguë d'un autre et corresponde à un nombre double de vibrations ; si les deux sons montent en même temps, de manière k rester a l'octave l'un de l'autre, les vibrations du premier seront toujoni* en nombre double de celles du second].

Cette loi, vraie quelle que soit d'ailleura la cause productrice des vibrations sonores, se vérifie aisément à l'aide de la sii*ène (cf. § lOS"). Supposons, par exemple, que l'instrument rende un son quelconque ; si un douhk ensuite la vitesse de rotation, ce qui double aussi le nombre des vibrations, le nouveau son émis est toujours à l'octave aiguë du premier.

On peut démontrer d'une manière encore plus simple la loi de l'ègalit* entrt* le rapjK>rt des tons et celui des nombres «le vibrations c; >rres}x>iidaDts, enseser\'ant du dispositif de la sirène pohjphone de Ik)ve: le disque nKtbile jKjrtedeux séries de trous disposes sur deux circoiiférences concentriques K (*quidistants dans chaque série, mais il y en a deux fois plus sur l'une des circonférences que sur l'autre. En faisant tourner un disque ainsi construit, on entend deux sons simultanés qui se trouvent toujours h l'octave l'un de l'autre, quelle que st»ir la valeur absolue ile la vitesse de rotation. Si t nombn* des trous de l'une des sèr:i»s est à odui dt»< trous d«» l'autn» dans If rapport de 2 à :^ V son le plus èb'vêaeeomplira 3 vibrations pendant quelplus grave tMi feia '^^el le pivmierson sera Vs\ quinte du second. ((Juanddeui

us ont même haateur, et, par conséquent, même nombre de vibrations,

iks (lit à Vunisson; dans ce cas, le rapport est l'unité.]

111^. Biimètra m aoioeordt. — Cet instrument fournit aussi un moyen de

rifierla loi formulée dans le paragraphe précédent.

Le sonomètre ou monocorde se compose d'une corde tendue au-dessus

me caisse derésonnance et d*un chevalet mobile qui permet d'en faire

fier à volonté la longueur qu'on veut mettre en état de vibration.

laod la corde résonne dans son entier, elle rend le son fondamental;

on n'en fait vibrer que la moitié, en plaçant le chevalet au milieu

la longueur, le nouveau son émis est Yoctave supérieure du preer. De même, selon que la portion qui vibre représente les 2/3 ou les i de la longueur totale de la corde, on obtient la quinte on la quarte du 1 fondamental, et ainsi de suite. Or, on verra (cf. § 113') que le nombre t vibrations exécutées dans le même temps par une même corde ^ dont tension reste constante, est en raison inverse de la longueur de cette rde. On retrouve donc, avec le sonomètre, la loi relative au rapport entre I hauteurs des sons et les nombres de vibrations correspondants, bien e leur mode de production et leur timbre soient tout autres dans cet itrument que dans la sirène.

[Ut*, létho^e srafUqnt pour Batnrer la nombre des fibrationt sonores. Phonantofke. — A la fois plus simple et plus précise que l'emploi de la sirène

du sonomètre, la méthode graphique permet de mesurer le nombre s vibrations en enregistrant sur une surface qui se meut d'un mouvesnt uniforme, soit les vibrations du corps sonore lui-même, soit celles qui ^

propagent dans l'air.

Pour inscrire les vibrations d'un corps sonore, par exemple, celles une verge métallique ou d'un diapason, on se sert du procédé imaginé par lomas Young <^> en 1807, tombé ensuite dans l'oubli, puis remis en pratique irDuhamel,en 1840. On arme l'extrémité du corps vibrant d'un style léger li vient s'appuyer sur la surface latérale d'un cylindre recouvert d'une mche légère et non adhérente de noir de fumée. Le cylindre étant animé no mouvement de rotation uniforme autour de son axe, le corps sonore iscrit lui-même ses mouvements sous forme d'une tourbe sinueuse, dont iique ondulation représente une vibration. Si la rotation du cylindre \i parfaitement uniforme et si on en connaît la vitesse, ou bien, si ndetermine, à l'aide d'un chronomètre, la durée de Texpérience, il suffit e compter le nombre des ondulations tracées pendant un intervalle de «nps donné, pour avoir le nombre correspondant des vibrations. Mais la lanière la plus simple d'arriver à cette évaluation consiste à procéder Mnme Tout fait Thomas Young, et plus tard Wertheim, c'est-à-dire à Bregistrer, en même temps que les vibrations du corps sonore, colles 'en diapason chronomètre dont la vitesse de vibration soit connue ; on hient ainsi deux courbes sinueuses disposées parallèlement Tune au-dessus ? l'autre. Il suffit alors de compter, dans chaque courbe, les sinuosités Moprises entre ileux génératrices du cylindre, jM)ur connaître le rapj)ort lire les nombres de vibration» du diapason et du corps sonore, et

') A eomrMê of teeimres on natiàral Philoiophy and the mechiniecU artt* London, 1807, t. T, p. 100. Winvr-lfoiiOTin, Vhj%. mèd., f édit. 17

pour en dédaire le nombre des vibrations exécutées par ce dernier dam l'iiitervalle d'une seconde,

I^ phonautographe est un appareil imaginé par Scott et destiné k eniegistrer les vibrations sonores transmises par l'air, quelle que soit, di reste, la nature simple ou complexe du son produit. Le phonautographe, tel que le construit M. Kœnig, est représenté dans la figure 129. 11 k compose d'un vase métallique, ayant la forme d'un paraboloïde de rér»lution à sommet tronqué; co miroir acoustique, qui remplit l' office d'u

collecteur de sons, eit fermé, an niveau di foyer principal, pir une feuille de caoïtcbouc très mvxt, maintenue dans u état de teniion contenable, fc l'aide d'un système de deux anneaox «^lindriqua DE, qui l'emboitMt l'on dans l'antre, a retenant empriMnoéf les bords de la menbrane. Yen le milia de celle-ci, s'élève m style, formi d'nu soie de porc, que Bit une goutte de cire à caclieter. L'extrémité terminale de ce style s'ippni' sur la surface latérale d'un cylindre, dont on voit la conpe transversale en A, et qu'on fait tourner à l'aide de la raaniTella H ; ta le cylindre est appliquée une bande de papier recouverte de noir Je fumée.

Quand on vient à produire un son quelconque près de l'ouTertiura du rw collecteur, les vibrations de l'air se concentrent au foyer du parabc4«<lr. comme l'indiquent les lignes brisées LI, L'I', L'I', L'"!'"...., et comamniquent leur impulsion il Ui membrane, qui entre & son tour en Tlbratit'»: le style suit les mouvements de la membrane et les inscrit sur la cyliinirf enregistreur, qui avance en même temps qu'il tourne, grâce au pas de^i» dont est muni l'axe de rotation It.

Pour éviter qu'une ligne nodale ne passe par la base d'implantation ii style, auquel cns celui-ci resterait en repos, nn détermine la formation d'uw semblable ligne dans une position convenablement choisie; on obtient c« résultat en appliquant sur la membrane, an puint voulu, rextrèmilè d'oM vis portée jmr une pièce mobile C, qui est fixée au système d'anneaux DE- \a vis l'" pTiiiet de faire varier l'inclinaison du vase collecteur.

Afin de donner une idée de la manière dont la méthode graphiqof enregistre les vibrations sonores, nous avons réuni dans la figure 130 onze paires de traci's. Le tracé inférieur de chaque paire a été obtenn ï l'aide du phonautographe et représente le mouvement vibratoire oorrei-