Expériences pour démontrer des ondes stationnaires acoustiques

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Submitted on 1 Jan 1906

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Expériences pour démontrer des ondes stationnaires acoustiques

H. Rubens

To cite this version:

H. Rubens. Expériences pour démontrer des ondes stationnaires acoustiques. J. Phys. Theor. Appl.,

1906, 5 (1), pp.505-508. �10.1051/jphystap:019060050050500�. �jpa-00241131�

EXPÉRIENCES POUR DÉMONTRER DES ONDES STATIONNAIRES ACOUSTIQUES ;

Par M. H. RUBENS

Il est bien ^connu que des flammes de gaz, brûlant

^une pres- sion très faible, ^{sont très sensibles à} des val’ia t i 1111" de

pression

intérieures ou extérieures. Ainsi :B1. 13eh n ~

;i >1>iii>iili> que

ces flammes sont très propres ^{à mesurer} ~lsrll. l’atmosphère ^les petites différences de pression clai ⁱ correspondent

1>, ~llil’,~t-etices de hauteur de quelques centimètres. J’ai essayé 1’>iiii>1>j>1 ^ces

tlammes pour étudier les vibrations acoustiques stationnaires. Si l’on veut en tirer tin bon parti, ^{on est forcé de renoncer ii} l’usage

des capsules à membranes de Konig. ^{On est alors} >1>lig> _{de pro-} duire les vibrations acoustiques ^{dans le e-a/} (1*~~--I,tji’,(,-,-, Illt’

j>1>- cédé n’ofl’rant aucune difficulté dans ^ce

Peur

>,j> -

riences, je fis usage d’nn tuhe de laiton d’une longueur 1> 1 nn’tres et d’une largeur ^{de 8} centimètres, ^ferme

^bunt A 1’;11’

plaque ^{de laiton} de 9- millimètres d’épaisseur, ^{à 1 autre} A,

par

F’i,, i.

’

membrane de caoutcliouc i’~l~,/. ^{1’: :} deux tubes latf~mm~ f~ scr-

Yaicnt a l’introduction du gaz. ^Sur la génératrice supérieure ^lu

tube se trouvait une rangée d’à peu pi">, ^{~~m~t l} ti >«1, d une largeur

de 2 millimètres, percés ^à des distances -~’alpsdan~ ^{1 il} parut ^{du tuhe.}

Environ deux minutes après avoir fait entrer !e _:na/ 1’>1«ii;ii> _Il,d’

l’ajutage ^{latéral, on} peut allumer les pE~tit~y~. iliiiiiii>

danger

d’explosion. ^{En fermant} lentement le robinet,

r~f~~;l~x 1 il j>1>,«>ii du gaz de manière à obtenir des petites ^{flammes d}

hauh m i mvi-

ron 1 centimètre, ^brûlant encore avec des pointes jaunes nc~ttcm~~~nt

perceptibles.

B

1:. 1 Il rI’ rI’ r lf’ e faite à 1;1 9>,1>ti> rra 1B.

~ . I~~.m. Zeilsclcnijf j~m ~Ifm !’e~,,

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019060050050500

506

Si l’on fait résonner maintenant près ^{de la membrane une source}

sonore quelconque, par exemple ^un diapason muni d’une boite de résonance, ^il

forme dans le tube des ondes stationnaires, qui ^se

manifestent

exactitude surprenante par la clarté ^et la gran- deur différentes des petites flammes. Toute la rangée des flammes est divisée en espaces égaux, correspondant ^{chacun à une demi-}

onde. Au milieu d’un tel espace, les flammes ^sont de quelques ^cen-

timètres plus ^{hautes et donnent une clarté} brillante; ^aux bouts, elles sont très petites ^{et obscures.}

^{Si le son} originaire ^{retentit forte-}

ment,

^maximum de clarté se produit, ^{comme on} pourrait s’v attendre, ^{au bout du} tube, ^{à l’endroit où la} pression éprouve ^les

variations les plus fortes, ^{et les autres} maximums de clarté suivent à des intervalles d’une demi-onde. Les flammes possèdent ^{un carac-}

tère ondulatoire, ^ce qui ^{se voit} parfaitement ^à l’aide du miroir tour- nant. Si la source sonne plus faiblement, l’aspect ^observé est exacte- ment inverse. Alors le bout du tube montre un minimum de clarté,

et tous les maxima passent ^des régions ^à plus grandes variations de

pression ^aux régions àplus grande amplitude ^de mouvement. Exami- nées dans le miroir tournant, les ^flammes apparaissent ^{alors tout à}

fait continues. C’est pendant l’amortissement du son d’un diapason ^ou

d’une cloche fortement excités que l’on peut ^{observer le} plus parfai-

tement ce passage ^du premier aspect ^{au second. Les} diapasons ^ou

les cloches modérément excités, ^ainsi que les tuyaux d’orgue quand

on souffle doucement, ^ne produisent que le second état, ^{et cet état} peut ^{durer un} temps quelconque, ^{de sorte} qu’on ^ne peut pas le consi- dérer comme une réaction du premier ; ^{il est} plutôt probable que le second état existe toujours, ^et qu’il ^n’est masqué par le premier

que ^{si le son de} la source est très fort. Le premier ^{état est caracté-}

risé par des flammes vibrantes et fortement lumineuses dans les endroits de la plus grande variation de densité; ^ces apparences

répondent complètement ^{aux idées} qu’on s’en fait à l’aide de la théorie élémentaire des ondes. L’origine du second état est plus

difficile à expliquer parfaitement. ^D’abord je croyais que le second état dépendait principalement de l’existence de la rangée ^{de trous de}

la génératrice supérieure. ^{Pour examiner} la justesse ^{de cette} opinion,

j’ai ^{bouché d’abord} les deux tiers des trous, ^{de sorte} que les troi-

sièmes flammes brûlaient seules. Pourtant les apparences restaient

exactement les mêmes qu’auparavant. ^{Elles ne} changeaient pas

quand je ^{fermais encore} la moitié du reste des trous, ⁿⁱ quand ^{il ne}

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brûlait à la fin que quelques ^flammes isolées. Il n’est donc pas pro- bable _{que la} rangée ^{des trons ait} beaucoup d Influence sur les phéno-

mènes du second état.

Mais son explication n’offrirait aucune difficulté si l’on avait le droit de faire cette hypothèse, ^{tuut à fait} générale ^{pour les ondes} acoustiques stationnaires, que la pression ^{aux endroits oii le mou-} vementestle plus ^{intense est} toujours supérieure ^a la valeur moyenne de la pression ^{aux endroits oii elle} éprouve ^sa plus grande ^variation.

Cette hypothèse ^ne serait pas contradictoire avec les faits observés

jusqu’à J~~~~~sf~nt, ^{car les} augmentations permanentes ^de pression

observées

endroits du plus ^{fort mouvement ne sont} que de l’ordre d’un dixième de millimètre d’eau, ^et par conséquent ^elles échappent

à toute observation par les méthodes manométriques ordinaires.

D’un autre côté, l’hypothèse ^{faite est} incompatible ^{avec la} supposi-

tion d’un potentiel ^{de vitesse, ou, ce} qui sig nifie ^{la même chose, elle} exige l’apparition ^de tourbillons.

Dans un travail théorique ^fort intéressant, M. l(rigar-~lenzel

^dé-

montré que les phénomènes ^{du second état sont dus au frottement}

intérieur du gaz. Pour la théorie, je ^{renvoie à ce mémoire} (’ ).

Je me permettrai ^{de vous montrer} quelques expériences ^{avec ce}

tube. Si l’on se met à une distance de 1 ~i ~2 mètres devant le milieu du tube, ^et si l’on fait avec la main ou avec

éventail un mouve-

ment rapide ^{dans l’air vers le tube,}

^{observe lu} phénomène ^suivant.

Toute la rangée ^{de flammes} subit instantanément

changement ^de clarté, sans aucun mouvement latéral. Ce n’est qu’après ^{une ou deux}

secondes que les flammes commencent à vaciller vivt~~mint. Il est évident que le premier phénomène ^{a son} origine ^1,iii; 1 >1«le de

pression, qui ^se propage ^avec la vitesse du _son, tandis que le vacil- lement observé ensuite est produit par le courant d’air, qui ^{se meut} plus ^lentement.

Une belle expérience ^de démonstration peut ^{être faite avec un} tuyau d’orgue ^{dont la} période peut être variée dans de larges ^limites

avec l’aide d’un pistom ^mobile. Quand ^{on abaisse} graduellement ^le

ton. 1,, maximums de clarté se meuvent de l’extrémité clos- du tube

vers 1 extrémité munie de la membrane, ^{et les} longueurs ^d’onde

croissent en méme temps.

Une autre expérience instructive nous montre, ^avec

tuyau ^à

--~--~ - --- - ~ - - ~~- -- --- -

’

- BlE’B/FI,

’°1 , p. ~~~ i ~~Q-~ ;

et J.

^.4’ ~rie. L .

508

embouchure de fllite dans lequel ^{on souffle} fortement, le passade subit du son fondamental à son harmonique. Presque ^tous les tuyaux d’orgue ^se prêtent ^à l’expérience; ^{mais on obtient} des résultats par- ticulièrement précis ^{avec un} sifflet dont le tube est très long ^com- paré à ^{sa section.}

Enfin je ^voudrais ajouter qu’à l’aide de ce tube à flammes j’a*[

étudié, ^{avec mon ami} Krigar-Menzel, le timbre des voyelles, ^et que

nos résultats étaient en bonne concordance avec ceux de Helm- holtz (i).

BASES D’UNE THÉORIE MÉCANIQUE ^DE L’ÉLECTRICITÉ (2) ;

Par M. A. SÉLIGMANN-LUI.

1. ^-

ELECTROSTATIQUE.

1°I?appel ^due quelques principes ^de mécc~~aiqice.

^Nous suppose-

rons les corps constitués par des points ^{matériels sans} dimensions,

doués de _masses, entre lesquels s’exercent des forces dirigées ^sui-

vant les lignes qui joignent ^les points deux à deux et ne dépendant

que ^de la distance des points ^{entre eux. Soit r} la distance entre deux points; la force exercée entre eux est 9’ (J’); ^{elle a un} poten-

tiel 9 (1’),

L’énergie potentielle ^d’un système ^{est :} p == ~ l2;;()’)J.

L’énergie cinétique, ~’~~ZV~, est, d’après ^le théorème de Clausius et Yvon Villarceau :

V = E [ry’ (}’)J.

L’énergie ^{totale est}

U == ~ ~ ~~ ( ~’) + ~’~~ ~ 1’)~.

Le principe ^de la conservation de l’énergie ^est la traduction du (1) il. ^{RURr~s et n, Kit} cl. i’h y.~ , 1 ~~I (, p. 149 ~ 1 ‘.~n’~ :

et J. de Phys., ^{4- série, t. 1 ~’,} p. ’7~1: ^19U~.

(~) Les dt’I~zOn~tr:~tiu~ls et déB-el(lppClllt’Tlt’B qui n’ont plI tr"uver place

présent ^{article sont} publn"" Il:10’’;: lc- _~tmr~rlf‘~ ¡le, -111*,,,~,, 11BTai;;:ons (le mai et

juin 1906, et ensuite

tirage à part chez Dunod t-L t’in tt. éditeurs, -~J, quai ^des

Grands-Augustins, ^Paris.