DE L*INTENSITÉ DU SON

Chladni. Par exemple, avec le gaz hydrogène, le son du timbre s'entend à peine. Pilâtre de Rosier, ayant aspiré de grandes quantités de ce gaz, trouva que sa voix était faible et nasillarde. Dans Teau, les sons s'entendent beaucoup plus loin, à égalité d'amplitude, que dans l'air ; comme l'ont constaté beaucoup d'observateurs, entre autres Colladon sur le lac de Genève. Il pense même qu'on pourrait communiquer en mer, par le moyen d'une cloche submergée, à des distances de quelques 100 kilomètres, distances auxquelles les signaux lumineux ne peuvent parvenir. Franklin entendait à plus de 600 mètres le bruit de deux cailloux frappés sous l'eau l'un contre l'autre '.

SS6. II* VarialioB de rinlensité airee la distance. — ^intensité du son perçu varie en raison inverse du carré de la distance à laquelle on se trouve du corps sonore. Par exemple, si l'on produit, en deux points éloignés, deux sons d'intensité i et 4, il faudra, pour les entendre également, se placer sur la ligne droite qui les joint, de manière à être deux fois plus éloigné de celui d'où part le son le plus intense. On se procure un son multiple d'un autre au moyen de timbres identiques, sur lesquels des marteaux égaux tombent de la même hauteur : quatre de ces timbres, sur lesquels les marteaux tombent simultanément, produisent un son quadruple de celui d'un seul. C'est ainsi qu'ont procédé MM. Delaroclie et Dunal pour vérifier, par l'expérience, la loi dont nous nous occupons.

On se rend compte de cette loi, en remarquant qu'un ébranlement se transmettant à des tranches d'air infiniment minces de forme sphérique, l'intensité doit être en raison inverse des masses ou des volumes de ces tranches. Or, à égalité d'épaisseur, les volumes des tranches sont proportionnelles à leurs surfaces, ou au carré du rayon ; l'intensité est donc en raison inverse du carré de ce rayon, ou de la distance au centre phonique.

SSV. Tobefl aeoasiiqaes. — Il résulte de là que, dans un tube dans lequel toutes les tranches sont égales, l'intensité du son ne doit pas varier avec la distance. C'est, en effet, ce qui a lieu, ainsi que M. Biot l'a constaté dans les tuyaux des aqueducs de Paris. Les sons les plus faibles, comme ceux que l'on émet en parlant très bas à l'oreille de quelqu'un , parvenaient à 951" de distance sans perdre sensiblement de leur intensité. «< De sorte que, pour ne pas s'entendre, il n'y aurait eu qu'un moyen, celui de ne pas parler du tout. L'ébranlement produit par un coup de pistolet tiré h l'une des extrémités du tuyau arrivait à l'autre avec assez de force pour éteindre des lumières, et lancer des corps légers à plus de 50 centimètres.

On peut se faire entendre à de grandes distances, au moyen de tuyaux nommés tubes acoustiques, qu'on fait ordinairement en caoutchouc. On communique ainsi entre les différentes parties d'un vaste édifice ; c'est aussi par ce

■ n arrive quelquefois que le son, produit dans Teau, est plus faible que dans Tair; c*est qu'alors Tamplitude des vibrations du corps sonore est moindre dans le premier milieu , à cause de la résistance qu'il oppose au mouvement vibratoire.

488 ACOUSTIUUE.

moyen que l'on transmet les ordres dans le lieu où est installée la machine des grands navires à vapeur. Les angles brusques diminuent Tintensité do son transmis, tandis que les courbes continues ne TafTaiblissent qu*à peine. Phi> Tintéricur du tube est poli, moms l'intensité est altérée.

La facilité avec laquelle le plus léger choc se fait entendre à rextrémitê d'une longue poutre, est due, en partie, a sa forme prismatique. Si la roass(> solide était indéfmie en tous sens, le son s*affaiblirait par la distante- Hassenfratz, lors de ses expéiiences sur la vitesse du son dans les carrières de Paris, (512) entendait deux sons : le plus faible, arrivé le premier, était transmis par la masse de pierre dans laquelle sont creusées les galeries; Tautre, transmis par Tair, était plus intense, à c^iuse de la forme, généralemeai cylindrique, des galeries.

6S8. Cabineta parlants. — Si le son sc propage dans un demi-tuyau formant gouttière, son intensité diminue beaucoup moins vite que dans Tair libre. Hassenfratz ayant placé une montre à l'extrémité d-'un canal formé avec deui planches jointes par le bord, Tentendit à une distance de plus de 15 métrés, tandis que, dans l'air libre, il ne pouvait l'entendre à i",30. Quand la gouttière présente des angles brusques, le son ne parvient pas aussi loin ; quand les angles sont arrondis, le son est moins affaibli.

Il existe, à l'Observatoire de Paris, une salle hexagone dont les angles opposés sc continuent en une sorte de gouttière qui parcourt la voûte. Deui personnes, placées à deux angles opposés, peuvent causer à voix basse, sans être entendues de celles qui se trouvent dans les autres parties de la salle. La niémiî particularité s'observe dans un vestibule voûté, au bas du grand escalier du Conservatoire des Arts-et-Métiers de Paris. Citons encore le dôme circulaire de Saint-PauK à Londres : une montre placée prés du mur, dans la galerie «jui régne à la naissance de la voùtiî, s'entend du cùté opposé, quoiqu'il n\v ait pas ici d'angles rentrants. L'église de Glocester présente aussi ce phénomène, qui se remarque encore dans certaines grottes naturelles ou artificielles, parmi lesquelles nous citerons l'oreille de Denys, auprès de Syracuse. On désigne souvent sous le nom de cabinets parlants ou de cabinets secrets, les espace? renfermés dans lesquels on observe ces phénomènes.

SS9« III. Influence du vent sur rintenslté du son. — Dans tout Cf que nous avons dit des variations de l'intensité du son, nous avons supposé l'air en repos. Delaroche et Uunal ont fait, en 1813, dans les plaines d'Arcueil, prés do Paris, des exj érienccs sur les modifications que le vent apporte à rinlensilé du son *. Ils employaient deux timbres égaux frappés avec la même force ; un observateur placé sur la ligne droite menée de l'un à l'autre, cherchait la position dans la(|nelle il entendait les deux timbres avec la môme force. Le son le plus alfaibli était celui du timbre dont il se trouvait alors le plus rapproché. Voici les résultais trouvés :

' Aniuika (k chimit' el de iihyxique, I. I, p. 4 70.

DE l/lXTFXSITÉ DC SON. -489

io Pour des distances ne dépassant pas 6 mètres, l'influence du vent, sur l'intensité du son, est insensible;

2<> Pour des distances plus grandes que 6 mètres, le son s'entend mieux dans la direction du vent que dans la direction opposée, et la différence est d'autant plus grande que les espaces parcourus sont plus considérables ; ce qui montre que l'influence du vent se fait sentir pendant tout le parcours ;

3o Cette influence est la plus marquée pour les sons les plus faibles;

4« Le son s'entend mieux dans une direction perpendiculaire à celle du vent, que dans la direction où il soufile. Ce résultat, contraire aux idées reçues, n'est un peu marqué que pour les sons faibles ; il montre que le vent contrarie la propagation du son, même dans le sens où il souffle. Déjà, Derham avait remarqué, à Porto-Ferajo (île d'Elbe), qu'il entendait mieux le canon de Livourne à une distance de 25 lieues, quand l'air était calme que lorsqu'il faisait du vent, même quand il soufflait dans la direction de la propagation du son. »

De Haldat a aussi fait des expériences relatives à l'influence du vent sur le son : il jugeait de l'intensité, par la distance à laquelle il cessait d'entendre un timbre frappé par un marteau. Mais celte méthode est moins exacte que celle qu'employaient Delaroche et Dunal ; ce qui est confirmé par les résultats contradictoires auxquels elle a conduit.

530. Accroissemeiit de rintenalté do son pendant la nuit. — C'est un fait bien constaté, que les sons s'entendent beaucoup plus loin pendant la nuit que pendant le jour ; c'est pour cela que certains échos n'existent qu'après le coucher du soleil. De Humboldt a observé, par exemple, que le bruit des cataractes de l'Orénoque, entendu à plus d'une lieue, est à peu prés trois fois plus fort la nuit que le jour. Ce fait avait été remarqué par les Indiens et les missionnaires d'Aturès.

Quand on se trouve sur une colline qui domine une grande ville, on reconnaît facilement aussi que le bruit lointain des voitures se distingue beaucoup mieux la nuit que le jour. De Humboldt a remarqué de plus, que l'augmentation d'intensité est moins sensible sur les plateaux élevés que dans les plaines basses, et sur la mer que sur les continents.

L'accroissement d'intensité du son pendant la nuit était connu des anciens ; Aristote en fait mention dans ses problèmes, et Plutarque, dans ses dialogues. On a voulu l'expliquer par l'absence, pendant la nuit, des mille bruits confus qui agissent sur l'oreille pendant le jour ; mais ce silence n'existe pas dans les forêts de l'Orénoque, peuplées d'une foule d'animaux, d'insectes nocturnes qui remplissent l'air de leurs cris ou de leurs bourdonnements. De Humboldt a trouvé la véritable explication, en remarquant que, la nuit, l'air est calme et homogène, ce qui Qivorise la propagation du son ; tandis que, pendant le jour, il est agité et composé de parties d'inégale densité. En effet, le soleil échauffe inégalement les diverses parties du sol, suivant l'état de leur surface ; l'air qui les touche tend à en prendre la température, et les parties les plus dilatées

s'élèvent et se mêlent imparfaitement à celles qui sont moins échauffées, de sorte que les couches inférieures de Tatmosphère sont peu homogènes. Or, un rayon sonore, à chaque passage d'une masse d'air dans un autre de densité différente, éprouve une réflexion partielle ; la portion qui passe outre a donc perdu de son intensité. On voit aussi pourquoi le cliangement d'intensité do sm du jour à la nuit, est moins sensible sur mer que sur terre ; c'est que la température de la surface de l'eau ne présente pas les inégalités de celle du sd. Cette explication avait été entrevue par Aristote, qui attribuait au calme de U nuit la plus grande intensité du son ; et par Plutarque qui, allant plus loio, trouvait la cause de l'affaiblissement pendant le jour dans le numvement tremblant de l'air, produit par le soleil.

53f . infloeiice do froid. — Derliam a remarqué que les sons s'entendeot plus loin quand il fait froid ; ce fait, confirmé dans les régions polaires, par k capitaine Parry, qui entendait souvent, à 1600"* de distance, la conversation d'hommes qui parlaient- à voix ordinaire, doit être attribué à la plus gnode homogénéité de l'air quand il fait froid. La plus grande densité ne peataioir qu'une faible influence, comme l'attestent les expériences suivantes, faites sur les montagnes, par MM. Bravais et Martins.

Ces deux observateurs constatèrent d'abord, à Saint-Cheron (Seine-et-Oise), qu'un diapason monté sur /Une caisse renforçante s'entendait jusqu'à tue distance de 254", à une heure du soir, et jusqu'à 379« à minuit. Sur If Faulhorn, où la densité de l'air n'était que de 0,7i6, le son parvenait à 550" à minuit; et sur le Mont-Blanc, où la densité n'était que de 0,637, la limite était de 337"", à peine plus petite qu'à Saint-Cheron. Tous ces résultats étant ramenés à ce qu'ils seraient si l'air avait partout la même densité, i , en admettant que l'intensité du son est proportionnelle à la densité, deviennent 268" et et 394™ à Saint-Cheron, 650" et 422" sur le Faulhorn et le Mont-Blanc. Le calme parfait de l'air dans les hautes régions, suffit pour expliquer comment le son s'y fait entendre aussi loin, quoiqu'il soit peu intense à son origine, à cause de la faible densité de l'air ébranlé.

n. Du ton on bantenr dn son.

532. La hauteur d'un son musical dépend de la rapidité du mouvement vibratoire, c'est-à-dire du nombre de vibrations accomplies pendant un temps donné, c'est ce que Gassendi avait déjà reconnu ; avant lui on croyait, d'après Aristote, que la hauteur du son dépendait de la vitesse variable de sa tran^ mission.

Les sons graves correspondent aux vibrations les plus lentes, et les sons aigus aux plus rapides. Pour le démontrer, il faut évaluer le nombre de vibrations produites pendant une seconde, par un son donné. Les vibrations étant