VITESSE DU SON DANS L'AIR

qui se propagera dan( le sens F. Les deux compressions f et f auront donc traversé la tranche ab , pour se transmettre au-delà, sans s'être modifiées en se croisant.

Les choses se passent comme dans une série de billes élastiques égales et en contact anmb (fig. 40:2) : si l'on écarte les deux billes extrêmes a et h, des quantités un, m6, et qu on les laisse retomber au même instant, on voit la boule b remonter, après le choc, à une distance ma' égale à an, et la boule a à une distance nV égale à mb. Les deux compressions produites par le choc et transmises à travers la série, se sont donc croisées sans se modifier.

SOI. Svrfaee de l'onde. — On nomme surface de Vonde, la surface formée par Fensemble des points qui doivent leur ébranlement à des mouvements des difTérents points du corps vibrant accomplis au même instant. Quand il n*y a qu*un centre d'ébranlement, la surface de Tonde, dans un milieu homogène, est sphérique. Quand il y en a plusieurs appartenant à une même surface, chacun d'eux est le centre d'une onde sphérique, et la surface de l'onde est la surface qui enveloppe toutes les surfaces sphériques provenant d'ébranlements produits au même moment. La surface de l'onde est sensiblement sphérique à une distance du corps vibrant très grande par rapport aux dimensions de ce corps.

On nomme rayon sonore, toute direction normale à la surface de Tonde, et suivant laquelle le son se propage.

n. Hasure directe de U viteise du ion.

S<I2. La vitesse est la même poar toas les sons. — Le SOn ne se

transmet pas instantanément. Cela résulte des développements qui précédent, et Tobsenation le vérifie chaque jour. Par exemple, on n'entend l'explosion d'une arme à feu tirée au loin, que quelque temps après avoir aperçu la flamme et la fumée. Regardez de loin le bûcheron, dit Lucrèce,... vous verrez le coup avant d'en entendre le son. — On nomme vitesse du son l'espace qu'il parcourt en une seconde ; définition qui suppose que le mouvement de propagation est uniforme, ce que Texpérience confirme.

La théorie montre que, si Ton néglige l'amplitude des vibrations du corps sonore, la vitesse, dans un même milieu, est la même pour tous les sons, graves ou aigus, et quel que soit leur timbre. L'observation confirme encore ce résultit, du moins pour les distances sur lesquelles on a pu expérimenter. Ainsi, Ton reconnaît qu'un air de musique n'est pas altéré, quand on l'entend d'une grande distance ; ce qui ne manquerait pas d'avoir lieu, si les différents sons qui le composent ne parvenaient pas a Toreille dans le même temps. M. Biot, ayant fait jouer des airs de fli\te, à l'extrémité d'un tuyau de 951™ dépendant des aqueducs de Paris, les sons parvinrent à l'autre extrémité en conservant exactement les mêmes intervalles; car les airs n'étaient aucunement altérés.

L*intensité parait avoir une influence sensible sur la vitesse, quand Tamplitude cesse d*étre très petite. C'est ce qui résulte d'une théorie récente et plus complète de la propagation du son, due à M. Earnshaw; et ce qui est confirmé par des observations faites dans les mers du Nord, où, par les temps calmes, le son parvient à de très grandes distances : on entendait, de très loin, le bruit du canon, avant la voix qui commandait de faire feu. On voit que ce sont les vibrations à grande amplitude qui se propagent le plus vite. Cette particularité vient en partie d'un dégagement de chaleur, qui accompagne la compression de l'air, comme nous le verrons bientôt (506).

S03. Mesure de la vitesse do son dans l*alr. — On a fait beaucoup d'expériences pour mesurer la vitesse du son dans l'air. Les plus anciennes sont dues au P. Mersenne, à Gassendi et aux académiciens de Florence; mais ils sont arrivés à des résultats très différents. Les premières expériences exactes sont celles des membres de l'académie des sciences de Paris, faites en\16S,

Les observateurs (Maraldi, Lacaille et Cassini de Thury) se placèrent, pendant la nuit, à différentes stations, dont les extrêmes étaient la butte de Montmartre et celle de Montlhéry, distantes de 2900™. Des pièces de canon, placées sur ces deux hauteurs, tiraient alternativement, et les observateurs placés h la station opposée mesuraient, avec un pendule à seconde, le temps qui s'écoulait entre le moment où ils apercevaient la lueur, et celui o\\ ils entendaifjit l'explosion. Ce temps représentait celui que mettait le son à franchir la distance des deux stations ; car la vitesse de la lumière est tellement grande (70 à 80 mille lieues par seconde), que le temps qu'elle met à franchir cette distance est tout à fait insensible. En divisant l'espace parcouru par le son, par le nombre de secondes observé, nombre qui fut en moyenne de 84*,6, on obtint l'espace parcouni pendant une seconde, c'est-à-dire la vitesse. Les observations faites dans les stations intermédiaires avaient démontré que la vitesse du son est uniforme.

La précaution que l'on avait prise d'observer des coups réciproques, était destinée à faire disparaître l'influence du vent, en prenant la moyenne entre les résultats obtenus aux deux stations. Soit Via vitesse du son dans l'air calme, r l'altération produite dans cette vitesse par le vent, d la distance des deux stations, et /, /' les temps employés par le son à la franchir, dans les deux sens,

on aura — = V -f- v , — = V — r , en supposant que le vent quand

il est contraire, diminue la vitesse précisément de la quantité dont il l'augmente

quand il est favorable. En ajoutant ces deux égalités, on tire V= 1- — .

Par cette méthode, les académiciens de Paris trouvèrent que le son parcourt dans l'air 337"»,18 par seconde, à la température de 6° ; que la vitesse reste la même par le beau temps ou la pluie, et quelle que soit la pression de l'air;