VITESSE DU SON DANS L EAU

Dans le cas de Teau, la compressibilité est 0,00005 sous la pression dune colonne d'eau de iO'»,33 à4°. Ce nombre devient 0,0000048, pour une pression d*une colonne égale à i*". C'est là la valeur de /. Portant cette valeur dans la formule, et remplaçant^ par 9">,8088, on trouve i; = i429°», à la température de 4°.

su. Mesure direete de la vitesse do son dans Tean. — Les premières expériences sur ce sujet sont dues à Beudant, qui trouva, à Marseille, que le son parcourait dans Teau de mer 1500" par seconde.

En i837, MM. Colladon et Sturm ont mesuré la vitesse du son dans l'eaa douce. L'appareil dont ils ont fait usage était installé sur le lac de Genève, dans un bateau auquel était suspendue une cloche (fig. 404) plongeant complètement dans Teau. L'instant oi\ le marteau m venait frapper la cloche était indiqué

Fig. 40).

à un observateur éloigné, par l'inflammation d'un petit tas de poudre p, sur lequel une lance à feu /'était portée instantanément par le mouvement imprimé au manche du marteau, [«'observateur, placé sur un autre bateau solidement amarré à une distance de 13487™ de la cloche, percevait le son transmis, au moyen d'une caisse en tôle mince oc remplie d'air, présentant une surface plane c du côté d'où venait le son, et dont l'extrémité o était engagée dans le conduit de l'oreille. Le temps écoulé entre l'apparition de la flamme et l'arrivée du son fut en moyenne de 9*, 4; d'où l'on conclut que la vitesse du son dans Feau est de 1435™, ou environ 4 fois et demi la vitesse dans L'air.

La difl*érence entre ce nombre et celui que donne la formule de Laplacc (510), est assez petite poifr qu'on puisse l'attribuer aux erreurs des observations, et à celles qui afl*ectent les données que contient la formule. On conclut de la que la chaleur dégagée par la compression de l'eau est trop faible pour avoir une influence sensible sur la vitesse du son. Des expériences directes de Colladon et Sturm, dont nous parlerons au livre suivant, ont prouvé directement que des compressions très fortes ne dégagent pas de chaleur sensible dans les liquides. On pourra donc calculer la vitesse dans les liquides dont on connaîtra la compressibilité, au moyen de la formule de Laplace (510).

812. Vitesse do son dans les solides. — Toutes les expériences que Ton a faites pour mesurer la vitesse du son dans les solides prouvent que c^tte vitesse est beaucoup plus grande que dans Tair. Les premiers essais ont ét^ faits, en 1703, par Wimscli, au moyen d*une longue série de lattes de bois, puis par Hafn, à Copenbague, sur un Hl de lin tordu, de 200™ environ, dont il serrait un bout entre les dents, pendant qu'un aide frappait sur une cuiller d'argent suspendue à l'autre extrémité. M. Biot a mesuré la vitesse dans la fonte de fer, sur une longueur de 931 •", au moyen des tuyaux des aqueducs de Paris, dont l'eau avait été retirée. Un timbre était suspendu à un anneau en fer engagé dans l'une des extrémités; quand on le frappait, l'observateur placé à l'autre extrémité, entendait deux sons, l'un transrais par le métal, et l'autre, qui arrivait plus tard, transmis par l'air intérieur. Le temps écoulé entre les moments d'arrivée des deux sons, était de 2%5 ; on avait donc, en appelant r

et X les vitesses du son dans l'air et dans la fonte, = 2*,5.

D'où l'on tire à peu prés a;= 10,5 X f = 3538"». La vitesse dans la fonte est donc égale à environ 10 fois et demi celle qui a lieu dans l'air. Ce résultat ne peut être très exact à cause des rondelles de plomb qui réunissaient les tuyaux les uns aux autres, et qui devaient avoir une influence sensible sur le résultat.

Ilassenfratz a aussi fait des expériences sur la vitesse du son dans la pierre : un aide frappant des coups sur les parois des galeries des carrières qui s'étendent sous Paris, il évaluait le temps écoulé entre l'arrivée du son transmis par la pierre et l'arrivée du son transmis par l'air des galeries.

MM. Werlhoim et Breguct ont mesuré la vitesse du son dans le fer, sur les fils télégraphiques du chemin de fer de Versailles (rive droite). Les obsennteurs, placés à 1050"' l'un de l'autre, étaient munis de chronomètres à pointage bien réglés ; l'un d'eux frappait un coup de marteau sur un poteau tendeur, à un instant qu'il marquait sur son chronomètre, et l'autre marquait l'instant on il entendait le son transmis par le fil de fer. En faisant des expériences réciproques, on se mettait i l'abri des erreurs provenant delà différence des chronamélres. On a trouve ainsi le nombre 3485°'.

La fornmle de Laplace (510) convient aussi aux corps solides. On peut donc calculer la vitesse du son dans ces corps, quand on connaît leur coefficient d'élasticité k (i'2G), c'est-à-dire la quantité dont s'allonge l'unité de longueur d'uiu' barre de la substance considérée, chargée par son propre poids.

Nous décrirons, dans le chapitre suivant, des méthodes qui permettent d'évaluer indirectement la vitesse du son dans les corps solides et dans les liquides, en n'opérant que sur de petites quantités de substance, et nous verrons que celte vitesse n'est pas la même dans une colonne cylindrique, et dans un milieu indéfini.