Expériences sur les siphons

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Submitted on 1 Jan 1890

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Expériences sur les siphons

C.-E. Wasteels

To cite this version:

C.-E. Wasteels. Expériences sur les siphons. J. Phys. Theor. Appl., 1890, 9 (1), pp.239-243.

�10.1051/jphystap:018900090023900�. �jpa-00239082�

239

EXPÉRIENCES SUR LES SIPHONS ;

PAR M. C.-E. WASTEELS.

En i 884 ^et 1889, ^{M. Van der} Mensbrugghe, professeur ^{à l’Uni-}

versité de Gand, ^a fait connaître quelques expériences ^très simples

et fort intéressantes, ^{tendant à mettre en relief la} différence entre

la pression hydrodynamique ^{et la} pression hydrostatique ( 1 ).

Voici encore des expériences qui m’ont paru offrir quelque ^in-

térêt et qui ^{sont basées sur le même} principe.

Prenons un siphon ^{AB et} introduisons-y partiellement ^un long

tube de caoutchouc CD, ^de manière que l’extrémité C vienne ^à

une petite distance de l’orifice A. Ayant ^{ensuite amorcé ce} sys- tème de siphons, ^{on fait} plonger l’extrémité B dans un vase rempli

de liquide ^{comme le montre la} figure ci-dessous.

Fig. ^i.

Pour l’amorçage, ^on pourra procéder ^de la manière suivante :

on commence par plonger complètement ^le siphon ^{AB dans le} liquide ^{du vase et l’on amorce le tube CD comme un} siphon ^or- dinaire ; ^{on ferme ensuite avec le} doigt ^{l’orifice A et l’on} dispose

(1) ^Voir Natul’a, journal ^flamand paru ^en 1884, ^{et un} travail intitulé : i Con- tribution c’z la the’orie du siphon (Extrait des Bulletins de l’Acczdëntie royale

de Belgique, ^3e sériE:, ^t. XVII, ^n° 1 ; 1889).

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018900090023900

le siphon ^{AB comme le montre la} figure, ^en ayant ^{soin de main-} tenir constamment l’extrémité B dans le liquide (’ ~.

Si l’orifice A ^ne dépasse ^{pas de} beaucoup la section intérieure du tube de caou tchouc, ^on pourra observer les phénomènes

suivants :

Pour une distance suffisante de l’orifice D au-dessous du niveau du liquide ^{dans le vase,} l’écoulement n’a lieu que par ^cet orifiee,

tandis que l’autre laisse entrer de l’air, qui ^{est entraîné par la}

colonne liquide.

Si l’on élève graduellement l’extrémité D, ^{on verra} l’entraîne-

ment d’air diminuer de plus ^en plus, ^{et, à un certain moment, il}

cessera complètement. ^Le phénomène qui ^se produit ^{alors est très}

curieux : le liquide arrive jusqu’en ^{~, sans} s’écouler par ^cet orifice,

et y forme ^une surface qui paraît ^immobile.

Enfin, ^{si l’on élève} davantage l’extrémi té D, l’écoulement se

produit ^à la fois par les ^deux orifices.

Je me suis servi, pour faire Inexpérience, ^d’un siphon ^{ACh dont}

la partie C1~.. était tronconique, ^et qui avait, ^{à l’orifice} A, ^{8mm de}

diamètre environ ; quant ^{au tube de} caoutchouc, ^{son diamètre}

( 1 ) Dans certains cas, il peut ^arriver qu’un siphon s’amorce de lui-même. Cela

arrive, notamment, quand ^{le vase} qui contient le liquide ^à transvaser est rempli jusqu’aux ^{bords ou} à fort peu près, ^et que le siphon, que l’on fait reposer ^sur le bord du vase, présente ^{à son sommet une} section de faible épaisseur; l’amorçage

se fait alors par capillarité. ^{Comme il} importe de diminuer autant que possible

la partie ^du siphon qui ^{se trouve} au-dessus du niveau, ^{il est} bon de tenir la branche qui plonge ^{dans le} liquide presque verticalement.

Fig. ^2.

L’expérience ^se fait le mieux avec un tube en caoutchouc, ^très flexible, ^{et un}

vase à col assez étroit; ^le siphon s’aplatit ^{à son sommet} par ^son propre poids, ^et

immédiatement on voit le niveau du liquide descendre dans le ase.

intérieur était de 6n’m et la distance des extrémités C et A était à peu près ^{de 3 cm .}

Dans le Tableau suivan t, ^{on trouvera} quelques ^{valeurs corres-} pondantes ^{de Iz et 12~, distances des centres} des orifices A et D au

niveau du liquide ^{dans le vase,} pour lesquelles il y avait simple

écoulement _par l’orifice D sans entraînement d’air par A; ^ces

distances sont évaluées en centimètres :

Pour expliquer ^les phénomènes ^{dont il} s’agit, supposons, pour

un instant, qu’on bouche l’orifice A; ^{il est évident} que le tube CD fonctionnera alors comme un siphon ordinaire. Or, ^{si l’on}

évalue la pression hydrodynamique qui ^{s’exerce en A de} l’intérieur

vers l’extérieur, ^{on va voir} que, ^suivant le _cas, cette pression ^sera

inférieure à la pression atmosphérique, ^{lui sera} égale ^{ou la sur-}

passera. ^En effet, ^{en vertu du théorème de Daniel} Bernoulli, ^la pression ^exercée par ^un liquide ^{en mouvement sur un élément de}

la paroi ^{du vase} qui ^{le contient est} égale ^{à la} pression hydrosta- tique, augmentée ^du poids ^{d’une colonne} liquide ayant pour base l’élément pressé ^et pour hauteur ^la différence entre les charges

2 v ^9-

~ et Vi qui ^{seraient dues aux} vitesses vo et v, du liquide ^respec-

2g 2g

tivement au niveau même dans le vase et en regard de l’élément

considéré; par conséquent, ^{si l’on} désigne par H la hauteur d’une colonne liquide qui produirait ^{sur la section A une} pression égale

à celle de l’atmosphère, ^et par ho ^et h, les hauteurs dues respec- tivement ^aux vitesses _vo et vi, la pression hydrodynamique ^en question ^est égale ^au poids d’une colonne liquide ayant pour ^base la section A et pour hauteur

Comme la vitesse _vo du niveau est généralement ^très faible, ^le

terme ho ^{est lui-même} négligeable.

Il résulte de là _que la pression hydrodynamique ^{en A sera su-}

périeure, égale ^ou inférieure à la pression extérieure, suivant que

la hauteur Ia~ ^sera inférieure, égale ^ou supérieure ^{à la hauteur fi.}

Or, ^{il est aisé de} reconnaître que ^la quantité ^{fi, doit} augmenter

ou diminuer avec la distance /z~ de l’orifice D au-dessous du niveau dans le _vase; en effet, ^{si cette distance} augmente, ^{on sait} que la vitesse d’écoulement en D augmente également, ^{et il en est de}

même de la vitesse en chaque point ^{du fluide en} mouvement; ainsi,

la vitesse v, ^doit _augmenter ^{avec h’ et il en est encore de même de} la hauteur h, ^{due à cette vitesse.}

On conçoit donc que, pour ^des valeurs suffisamment grandes

de h’, fi, l’emporte ^{sur h;} pour ^une valeur moindre, fi, égale h,

et pour des valeurs encore plus petites, h, ^est inférieure à fi. Par

suite, si l’on débouche l’orifice A, ^la pression extérieure l’em- portera ^{dans le} premier ^{cas et il y aura} entraînement d’air; ^dans

le second, ^la pression extérieure fera équilibre à-la pression hydro- dynamique, ^{et il y aura} simple écoulement par l’orifice ^{D sans} entraînement d’air; enfin, dans le troisième _cas, la pression ^de

l’intérieur vers l’extérieur surpassant ^la pression atmosphérique, ^il

y ^aura écoulement par les deux orifices.

Remarques. - L’expérience précédente pourrait encore ^{se faire}

au moyen d’un ^{vase muni} d’un tuyau d’écoulement; ^le _tuyau ^rem- placerait ^{alors le} siphon ^{AB. Enfin, on} pourrait ^{encore modifier}

la disposition ^du siphon CD; ^{au lieu de le} recourber deux fois

après ^{sa sortie du} siphon ^{AB, on} pourrait ^{lui faire traverser le}

fond du vase.

Voici une autre expérience ^du même genre que la précédente :

Dans un vase rempli ^de liquide ^{et dont la} paroi ^{latérale est} percée ^d’une petite ^{ouverture 0, on fait} plonger ^{la courte branche}

d’un siphon ^amorcé AB ~ f g. 3). L’écoulement se produira ^donc

par l’orifice B, et, ^{en même} temps, ^le liquide s’échappera ^{de l’ou-}

verture 0 sous forme d’un jet parabolique; ^{mais, si l’on} approche

de cette ouverture l’extrémité A du siphon, ^{on voit la} portée ^du jet diminuer; pour ^une certaine distance, la vitesse d’écoulement

en 0 est nulle, et, si l’on diminue ^la distance en AO, ^{il se} produit

par l’orifice 0 ^un entraînement d’air.

Enfin, pour ^une distance très faible, ^{l’air entre avec} impétuosité

et produit ^{un son assez intense.}

243 Si l’on abaisse l’orifice B du siphon, ^sans faire varier la dis-

tance AO, ^{le son} augmente ^en hauteur ; ^ce qui s’explique ^facile-

’

Fig. 3.

ment en observant que, dans ^ce cas, ^on augmente ^la vitesse d’é-

coulement, ainsi que la vitesse ^en O.

E. DORN. 2014 Eine Bestimmung ^{des Ohm} (Détermination ^de l’ohm );

Wied. Ann., ^t. XXXVI, p. ^{22 et} 398; I889.

1B11. Dorn a repris ^la détermination de l’ohm _{par la} méthode

d’amortissement, ^{en mettant à} profit les nombreuses études de détail théoriques ^ou pratiques, faites par divers ^{auteurs et} par lui- même depuis ^le Congrès ^{de 1884} (1 ).

Tout le cuivre employé ^{dans les} appareils ^{avait été} examiné soi- gneusement ^et n’était pas ^{du tout} magnétique. ^{L’aimant était}

formé d’un tube d’acier de 21 cm; ^le système amortisseur se com-

posait ^de 899 ^{tours de fil sur un cadre en} acajou ; ^{sa résistance}

était de 3~, ~ . Le cadre de la boussole des tangentes ^{était en} marbre; ^{il avait} 497mm ^de diamètre, ^{et le} fil, ^de omm,g5, ^était

enroulé à _nu, et formait 5 tours. Tous les appareils ^{étaient dis-} posés ^{dans un sous-sol orienté au nord.}

Au cours du travail, ^{l’auteur reconnut} que ^les unités en maille-

chort, ^fournies par la maison Siemens, avaient varié de ² pour

1000 environ en deux ans. Leur résistance a été rapportée ^aux

étalons mercuriels construits par M. Strecker _pour le travail de M. Kohlrausch sur le même sujet. ^{Dans ce} but, ^{des étalons}

témoins furent comparés ^{deux fois à} Wurtzbourg.

(1 ) Voir Journal de Physique) ^t. VIII, p. 6oi.