Comptes rendus hebdomadaires des séances de
L'
ACADÉMIE DES SCIENCES

Institut de France.

SOUFFLERIE DE PRÉCISION
MUNIE D'UN NOUVEAU SYSTÈME DE RÉGULATEURS :
APPLICATION À DES EXPÉRIENCES D'ACOUSTIQUE ;


Mémoire et lettre de M. CAVAILLÉ-COLL.



1er Semestre. 1863.
TOME LVI., No 8.




[Page 314]

     M. CAVAILLÉ-COLL prie l'Académie de vouloir bien lui accorder, dans la prochaine séance, un tour de lecture pour une communication relative à une « soufflerie de cabinet armée de régulateurs de la pression de l'air ou des gaz dans ses applications à des expériences d'acoustique et à la régularisation de l'émission du gaz d'éclairage ».





[Page 339]

MÉMOIRES LUS.

PHYSIQUE. - Sur une nouvelle soufflerie de précision, munie d'un nouveau système de régulateurs de la pression de l'air et des gaz, et sur quelques applications de cet appareil à des expériences d'acoustique et à la régularisation de l'émission du gaz d'éclairage ; par M. AR. CAVAILLÉ-COLL.

(Commissaires précédemment nommés : MM. Pouillet, Babinet, Despretz.)

     « Les nombreuses expériences auxquelles je me suis livré sur les souffleries des grandes orgues et sur les moyens de régler la pression de l'air dans les différentes parties de ce vaste instrument m'ont conduit à la découverte d'un nouveau système de régulateurs d'une grande simplicité, qui peut rendre d'utiles services, non-seulement à la construction des orgues, mais encore à toutes les industries qui ont besoin d'obtenir un écoulement constant, soit de l'air comprimé, soit du gaz en général.

     » Régulateur angulaire à poids curseur. - Ce régulateur, dont j'ai l'honneur de placer un modèle sous les yeux de l'Académie, consiste en un petit récipient formé d'un soufflet angulaire monté sur une boite à deux compartiments, et muni d'une soupape régulatrice directement fixée sur la paroi mobile du récipient.

     » Le gaz arrive par le tube d'entrée dans le premier compartiment où se trouve la soupape régulatrice, et ne peut aller dans le deuxième compartiment, où est l'orifice de sortie, qu'en passant par l'ouverture de cette soupape dans le récipient régulateur. Il est inutile de faire observer qu'en traversant l'appareil, le gaz se trouve réglé à la pression qu'on a assignée au régulateur. La construction de cet appareil est en bois, les contours du petit soufflet sont garnis en peau de chevreau doublée de baudruche, le tout enduit d'un vernis pour boucher les pores de la peau et éviter les fuites. La soupape régulatrice, de forme lenticulaire, est également garnie de peau et recouverte de baudruche. Au-dessus de ce récipient se trouve un poids curseur qu'on peut faire varier le long d'une coulisse pour régler la pression que l'on désire avoir.

     » Ce petit régulateur est très-propre aux expériences de précision ; le poids curseur permet de régler la pression de l'air ou des gaz d'une manière continue, depuis zéro jusqu'à la pression initiale. Son petit volume le rend très-portatif et facile à appliquer à toutes sortes d'appareils. Indépendamment de son application à l'industrie de l'éclairage par le gaz, il peut rendre d'utiles services dans les laboratoires de chimie pour le chauffage par le gaz, à une température déterminée, et dans les cabinets de physique pour l'étude des lois sur l'écoulement des fluides aériformes et pour les expériences d'acoustique.

     » Une des applications les plus intéressantes qu'on puisse faire de cet appareil est celle qui a pour objet de régler la vitesse du mouvement de la sirène acoustique pour déterminer le nombre absolu de vibrations d'un son donné.

     » On sait que cet admirable instrument, dû au génie du savant modeste et regretté Cagniard de Latour, et qui se trouve aujourd'hui dans tous les cabinets de physique d'Europe, n'a jamais pu servir à des expériences exactes, par suite de la difficulté qu'on éprouve à régler la vitesse de son mouvement. Les souffleries ordinaires des cabinets de physique donnent une pression trop variable pour ces déterminations, et les expériences qu'on peut faire en insufflant la sirène avec la bouche sont encore plus inexactes. Au moyen de mon régulateur à curseur, la pression pouvant être réglée et fixée au gré de l'expérimentateur, on peut maintenir la vitesse du mouvement et, par conséquent, l'accord pendant plusieurs minutes, et déterminer avec une très-grande exactitude le nombre absolu de vibrations d'un son donné. Pour faciliter l'expérience, je me sers d'un deuxième régulateur, placé sur la même soufflerie, et sur lequel on monte un tuyau d'orgue qu'on accorde d'abord avec le son dont on veut mesurer les vibrations.

     » J'ai disposé aussi au-dessus de la sirène un petit appareil où se trouve monté un compteur à secondes, et au moyen duquel on peut accoupler ou séparer le compteur de la sirène en même temps que le compteur à secondes De cette manière, il m'a été permis de faire des expériences qui ont duré plus de dix minutes, avec une telle exactitude, qu'en répétant plusieurs expériences les résultats n'ont jamais varié que de quelques vibrations sur 50 000 environ.

     » Ce nouveau régulateur et l'appareil qui en fait le complément seront, je l'espère, bien accueillis des savants qui s'occupent de la science des sons, et la sirène acoustique deviendra, par ce moyen, le plus utile et le plus précis de tous les tonomètres connus.

     » Régulateur horizontal. - Je nomme ce régulateur horizontal par opposition au régulateur angulaire que je viens de décrire. Il existe une application de cet appareil à la soufflerie de précision que j'ai l'honneur de soumettre aujourd'hui à l'Académie.

     » Cette soufflerie a été composée sur la demande de M. P. Desains pour le cabinet de physique de la Faculté des Sciences de Paris et présente un résumé des divers appareils que j'ai imaginés pour régler la pression de l'air et des gaz. Elle se compose de deux réservoirs d'air superposés, l'un à plis rentrants, l'autre à plis saillants. Les tables mobiles de ces réservoirs sont réunies de façon à rendre leur mouvement solidaire, et établir ainsi la compensation qui résulte de l'équiangle des plis renversés pour l'égalité de la pression de l'air.

     » Cette soufflerie est surmontée d'un grand régulateur horizontal de notre système, servant à régler la pression de l'air des embouchures situées sur l'un des grands côtés du sommier. Les embouchures de l'autre côté du sommier reçoivent directement le vent de la soufflerie. Nous avons placé sur ces embouchures huit petits régulateurs à poids curseur de notre système et au moyen desquels on peut régler en même temps huit pressions différentes. En supprimant ces régulateurs, on a de chaque côté de la table du sommier quatorze ouvertures sur lesquelles on peut monter toute espèce de tuyaux et d'appareils. Aux deux bouts du sommier se trouvent deux grandes embouchures à soupapes, pour faire sonner de grands tuyaux.

     » Nous avons ajusté sur cette soufflerie divers tuyaux et appareils pour faire les expériences d'acoustique ci-après :

     » 1o Détermination du nombre absolu des vibrations par la méthode des battements au moyen de cinq tuyaux à bouche, montés sur des régulateurs à curseur et donnant La 2, Ut 3, Ut # 3, et deux tuyaux auxiliaires C', C'', pour compter les battements.

     » 2o Même détermination du nombre absolu de vibrations au moyen de la sirène acoustique, dont la vitesse de mouvement se trouve également réglée par notre régulateur.

     » 3o Étude sur le timbre. - Analyse des sons composés. - Sons résultants. - Accord complexe de seize tuyaux exactement accordés dans les rapports de la série naturelle des nombres

1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14,15,16, correspondants à
La, La 1,  La 2,  La 3  La 4, 

et les sons intermédiaires

     » 4o Une deuxième série de seize tuyaux faisant suite à la précédente série et accordés dans les rapports des nombres 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 et 32.

     » 5o Une troisième série de six tuyaux accordés à l'octave, faisant en tendre les sons La 3, La 4, La 5, La 6, La 7 et La 8.

     » Le dernier tuyau de 5 millimètres de longueur donne près de trente mille vibrations par seconde. Ce son extrême aigu peut être considéré comme la limite des sons perceptibles. On l'entend à peine isolément, mais combiné avec d'autres sons il domine l'accord le plus bruyant.

     » Nota. - Tous ces tuyaux ont été coupés en ton au moyen de la formule que j'ai eu l'honneur de soumettre l'Académie, dans sa séance du 23 janvier 1860. Cette formule est pour les tuyaux cylindriques

L   =   V   -   ( D. 5 )


N 3

dans laquelle

L désigne la longueur du tuyau ;
D le diamètre du tuyau ;
V la vitesse moyenne du son égale à 340 mètres par seconde ;
N le nombre de vibrations dans le même espace de temps.


     » Nous joignons ci-après une Table des nombres de vibrations et des longueurs d'ondes des tuyaux mentionnés ci-dessus.

Table des nombres de vibrations et des longueurs d'ondes correspondantes des tuyaux accordés d'après le nouveau diapason normal (de 870 vibrations par seconde) et suivant les rapports de la série naturelle des nombres 1, 2, 3, etc. à 32.

 NOMBRES.  NOTES
 correspon- 
dante
 NOMBRES 
de
vibrations
 LONGUEURS 
d'ondes
sonores
 NOMBRES.  NOTES
 correspon- 
dante
 NOMBRES 
de
vibrations
 LONGUEURS 
d'ondes
sonores
1  La 108v,750  3m,1264  17  Si b 4 + 1848v,750  0m,1839 
2  La 1 217,500  1,5632  18  Si 4 + 1957,500  0,1737 
3  Mi 2 + 326,250  1,0433  19  Ut 5 - 2066,250  0,1645 
4  La 2 435,000  0,7816  20  Ut # 5 - 2175,000  0,1563 
5  Ut # 3 - 543,750  0,6253  21  Ré 5 - 2283,750  0,1489 
6  Mi 3 + 652,500  0,5210  22  Ré 5 + 2392,500  0,1421 
7  Sol 3 - 761,250  0,4466  23  Mi b 5 + 2501,250  0,1359 
8  La 3 870,000  0,3908  24  Mi 5 + 2610,000  0,1303 
9  Si 3 + 978,750  0,3473  25  Fa 5 - 2718,750  0,1251 
10  Ut # 4 - 1087,500  0,3126  26  Fa # 5 - 2827,500  0,1202 
11  Ré 4 + 1196,250  0,2824  27  Fa # 5 + 2936,250  0,1158 
12  Mi 4 + 1305,000  0,2605  28  Sol 5 - 3045,000  0,1117 
13  Fa 4 + 1413,750  0,2405  29  Sol 5 + 3153,750  0,1078 
14  Sol 4 - 1522,500  0,2233  30  Sol # 5 - 3262,500  0,1041 
15  Sol # 4 - 1631,250  0,2084  31  Sol # 5 + 3371,250  0,1008 
16  La 4 1740,000  0,1954  32  La 5 3480,000  0,0977 

SONS EXTRÊMES. - La-3 au LA 8, 10 OCTAVES ENTIÈRES.

GRAVES   La-2 54v,375  6m,2528  AIGUS   La 6 6960v,000  0m,0488 
 Ut-2 32,331  10,5160   La 7 13920,000  0,0244 
 La-3 27,187  12,5056   La 8  27840,000  0,0122 




Présentation de l'ouvrage