Tuyau sonore

“ Une nouvelle expérience, qui confirme la théorie, consiste à percer dans un tuyau sonore un trou latéral situé à l’endroit d’un nœud : quoiqu’on laisse ce trou ouvert, le son restera le même ; mais si le trou est placé ailleurs, le degré du son montera, parce que l’air n’étant pas en repos dans cet endroit, une partie se répandra au dehors par l’effet des vibrations qui, éprouvant moins d’obstacle que quand le tuyau n’étoit point percé, accéléreront leur mouvement. ”

“ « 2° Tube. — Il faut supprimer le tube ; c'est un véritable « tuyau sonore qui modifie plus ou moins tous les sons. On peut « vérifier cette influence néfaste d'une façon très simple : on « prend un diapason à anche analogue à celui qu'emploient les « musiciens et donnant le las ; on le fait vibrer à l'extrémité « d'un tube en caoutchouc; en coupant graduellement le « tube,. on obtient des groupements tout à fait variables. » ”

“ Lorsqu’un choc ou un déclenchement sonore est produit à l’entrée d’un tuyau, une première tranche d’air se trouve comprimée, mais, par l’élasticité du milieu, revient à sa pression normale, ayant communiqué le mouvement à la tranche d’air immédiatement voisine, et ainsi de proche en proche. ”

“ L'air est le corps sonore, car les lèvres de la glotte ne paraissant guère susceptibles par ellesmêmes de produire un son. Le son laryngien est renforcé par les vibrations concomitantes d'un tube résonnant de forme et de dimensions variables faisant l'office du cornet d'harmonie, des tuyaux à anches. Ce tube est représenté par le pharynx, la bouche et les fosses nasales. L'accord nécessaire entre le son fondamental du tuyau et le son de l'anche est facilement obtenu, la rigidité des parois étant modifiée au besoin par la contraction des muscles sur lesquels est étendue la muqueuse ”

“ Comme dans la clarinette, le tuyau que l'on adapte à ces anches modifie le son, quant à son timbre, à ses qualités sonores, et, au moyen des trous, il présente à chaque ton formé par l'anche, une longueur de tuyau qui en favorise la production. Avec l'anche seule, on peut produire tous les tons, mais difficilement. ”

“ Si on veut se faire entendre dans toute l’étendue d’une salle, il faut, comme on l’a dit plus haut, employer un porte-voix métallique, et mettre le tube à l’oreille de chaque auditeur ; ce qui est un inconvénient, parce qu’avec cet intermédiaire, les sons se trouvent modifiés désavantageusement. Voilà pourquoi le tuyau acoustique adapté à un instrument pour chaque personne est nécessaire pour entendre la reproduction de la parole dans toute sa perfection. ”

“ La table d'harmonie d'un piano est, comme l'air libre, un résonnateur indifférent ; elle accompagne de son mouvement oscillatoire les vibrations de toutes les cordes du piano, quelles que soient les hauteurs de leurs sons. Au contraire, un tuyau d'orgue est un résonnateur spécifique qui ne peut entrer en branle que pour un son déterminé; aussi, de tous les sons quelconques que produit le souffle de l'air frottant contre les bords irréguliers de sa fente, le tuyau ne - répète et ne renforce qu'un son, celui que, par ses liaisons personnelles, il est apte à rendre. ”

“ Nous pouvons trouver un instrument plus analogue dans le tuyau d'orgue à anche
dont nous avons déjà parlé : l'anche, languette métallique assez courte, est mise en vibration par un courant d'air. Le nombre de ses vibrations est réglé par la rasette qui diminue ou augmente sa longueur. Un tuyau de dimension assez considérable renforce le son. Si l'on pouvait, en maintenant le courant d'air, faire varier la longueur de la languette suivant des rapports déterminés, on produirait toute la série des sons que le tuyau peut renforcer. L'appareil vocal n'est pas autre chose ”

“ Le mécanicien qui, en imitant la nature, tenterait de faire rendre les sons simples dont nous venons de parler par un même tuyau, serait à coup sûr bien attentif aux diverses situations d'organes, ou pour mieux dire aux différentes formes du tuyau de la voix humaine: il remarquerait qu'indépendamment de la forme du tuyau, le plus ou le moins d'ouverture de la glotte, ainsi que le plus ou le moins de force de l'air venant des poumons, contribue encore à changer l'espèce du son. ”

“ Les tuyaux sont généralement à anche et leur nombre varie. L'un d'eux, celui sur lequel se joue la mélodie, est percé de trous latéraux ; les autres produisent des sons soutenus qui servent d'accompagnement. La désignation française de
musette1 s'applique aux instruments dont le réservoir d'air est alimenté par un soufflet, tandis que le mot cornemuse désigne les instruments où le réservoir d'air est alimenté par le souffle au moyen d'un tuyau. ”

“ Or, dans les instruments à anche, le courant d'air est alternativement interrompu et rétabli; à chaque vibration, la languette maintient le tuyau bouché pendant un temps très-court, mais appréciable. Les tuyaux à anches doivent donc être assimilés aux tuyaux bouchés ; leurs sons propres sont les mêmes et la variation de pression est maxima dans les couches d'air voisines de la languette vibrante. — En raison de leur faible résistance, les anches de bois de la clarinette, du basson et du hautbois cèdent à l'action de ces variations de pression, plus puissante que celle de leur élasticité. ”

“ Jusqu'ici nous avons considéré l'air comme véhicule du son, comme agent de transmission à distance d'un mouvement vibratoire communiqué par un corps élastique. L'air, comme tous les gaz, peut jouer un tout autre rôle; tout démontre que, dans les instruments à vent, l'air est le véritable corps sonore. — En effet, des tuyaux de même longueur rendent des sons de même hauteur; or, évidemment, si la matière solide des parois des tuyaux exerçait une influence quelconque sur le nombre des vibrations génératrices, la hauteur du son varierait avec la nature de l'enveloppe. ”

“ Il y a d'ailleurs un fait remarquable que nous ne pouvons passer sous silence, en parlant des instrumens à vent, c'est qu'un tuyau ouvert, de même longueur qu'un tuyau fermé, donne toujours un son qui est à l'octave supérieure de ce dernier. — Les sons de la voix humaine sont sans contredit les plus agréables qu'il soit possible d'entendre; ils résultent des vibrations de deux membranes délicates situées à la partie supérieure de la trachée-artère, laissant entre elles une petite fente qu'on appelle la glotte, et que l'air traverse ”

“ De même Tyndall nous dit que, en soufflant transversalement à l'ouverture d'un tube de verre, « nous déterminons un état de frémissement de l'air, nous engendrons une série de pulsations partant de l'orifice du tube : quel en est le résultat ? Le tube choisit dans ce frémissement complexe celle des pulsations qui lui est synchrone, et l'élève à la dignité de son musical ».
Ici la difficulté ne fait que grandir, car il y a maintenant deux problèmes à résoudre : 1° la production du bruit composite; 2° le choix fait par le tuyau renforçant. ”

“ Vous aurez beau faire souffler les tempêtes dans un tuyau de poêle, le son peut-être très-énergique qui en sortira ne fera pas qu'il soit un tuyau d'orgue, ni un trombone, ni un tuba, ni un cor. Toutes les raisons imaginables, raisons de perspective, raisons de splendeur, raisons d'argent, quand il s'agira de la construction d'une salle d'opéra, tomberont devant le fait des lois de l'acoustique et de celles de la transmission du fluide musical, car ces lois existent. C'est un fait, et l'entêtement d'un fait est proverbial. ”

“ À l’orgue, pour produire la diversité des sons, il faut une multitude de tuyaux ; il suffit d’un seul pour engendrer la parole et le chant, mais c’est un merveilleux tuyau, susceptible de continuelles modifications qui le rendent propre à satisfaire aux exigences les plus variées. — Il y a une double anche et un résonnateur. L’anche, c’est la glotte : le passage de l’air plus ou moins resserré, les lèvres vocales plus ou moins tendues et vibrantes, les sons se forment graves ou aigus. ”

“ Rappelons ici que lorsque le tuyau vibre sans la moindre pression, il est dans son état le plus simple; le son produit est celui qui se détermine par la longueur du tuyau, on l'appelle son i, ou son fondamental.
1 Éléments d'acoustique, chap. III, p. 63.
Si le tuyau reçoit une pression d'air plus forte, le son se produit à l'octave supérieure ; c'est le premier harmonique ou son 2.
Si l'on augmente encore la pression, le son monte à la quinte du précédent, c'est le deuxième harmonique ou son 3, etc.
Tous les tuyaux ne donnent pas avec la même facilité un grand nombre d'harmoniques. ”

“ Il existe même pour les tuyaux une loi approchée, dite loi de Tœpfer, qui peut s'énoncer ainsi : dans un orgue bien réglé, l'intensité des sons doit être, autant que possible, la même dans toutes les octaves ; et pour cela il faut que la quantité d'air consommée par chaque tuyau soit proportionnelle à sa longueur. En d'autres termes, les petits tuyaux dépensent beaucoup moins de vent que les grands pour produire le même effet sur l'oreille. ”

“ Pour d'autres auteurs, en tête desquels il faut citer Helmholtz (3) , il y a frottement, frôlement, ou même choc de l'air contre la lèvre supérieure; d'où production d'un bruit, d'un sifflement d'autant plus aigu que le vent est plus fort et la bouche plus étroite; et dans ce bruit composite, le tuyau supérieur choisit les sons partiels que ses dimensions le rendent apte à renforcer par résonance. ”

“ Dans les instruments simples ou naturels, on ne peut changer de ton qu'à l'aide de tubes mobiles d'une longueur différente et proportionnée de façon à donner la série d'harmoniques du son fondamental de chaque tuyau. ”

“ Il en est de même des sons. - Lorsque l'air en vibration est poussé dans un tuyau cylindrique de manière à être limité latéralement, le son peut être porté très-loin. La théorie même démontre que cette étendue peut être infinie; mais des circonstances particulières, telles que le frottement exercé sur les parois, etc., doivent nécessairement affaiblir son intensité; ce qui n'a lieu cependant qu'avec lenteur, puisque M. Biot a observé que dans un tuyau de 95 J.
mètres on pouvait entretenir une conversation à voix basse. ”

“ Isolée de l'instrument dans lequel elle sert à introduire l'air et à produire le son, elle ne rend qu'une sorte de cri fort peu musical ; le tube sonore modifie donc complètement le diapason, la nature et le caractère du son -produit par l'anche battante, qui se fabrique avec des lamelles de roseau, si elle est destinée à un instrument que l'exécutant joue avec les lèvres. ”

“ La question des perturbations qui se produisent aux extrémités des tuyaux sonores à embouchure de flûte, ainsi que les moyens de corriger les erreurs qui en résultent dans la détermination de la véritable longueur de l'onde aérienne correspondant au son fondamental du tuyau, sont étudiés, avec tous les détails nécessaires, dans une note spéciale (1) .
ARTICLE II.
Vibrations des corps solides.
Les corps solides peuvent vibrer transversalement, longitudinalement, ou par torsion. ”

“ Pour les tuyaux fermés, qui ont un nœud au fond et un ventre à l’extrémité ouverte, on calcule sur la demi-longueur d’onde ; le la normal sera 0 m. 390/2 = 0 m. 195 ; le son 2 sera à la quinte et le tuyau ne fournira que les harmoniques impairs. Plus le tuyau est long, plus est grande la facilité d’obtenir des harmoniques élevés. (Voy. Gamme, Instruments, Lignes, Nœuds, Ondes, Résultant, Son, Sonomètre, Vibration, et les autres termes cités dans cet article.) || Sons harmoniques sur les instruments à cordes. ”

“ On nomme instruments simples, ou naturels, ceux dans lesquels le partage du tuyau s’opère uniquement par la gradation de la pression des lèvres sur l’embouchure, une augmentation de vitesse des vibrations résultant d’une pression plus forte, et produisant un son plus aigu de la série naturelle des sons harmoniques. ”

“ Sur la paroi du tuyau et au niveau d'un nœud, on pratique un trou latéral qu'on met en communication avec le conduit auditif au moyen d'un tube de caoutchouc. La membrane du tympan subit alors, et seulement sur sa face externe, toutes les variations de pression dont le nœud est le siège ; le son éclate avec force dans l'intérieur de l'oreille. ”

“ Or chacun sait que la colonne d'air contenue dans un tuyau s'ébranle soit par le souffle de l'homme, soit à l'aide d'une soufflerie mécanique; mais tous les instruments que le musicien anime de son souffle, ne s'embouchent pas de la même façon. ”

“ L'air qui s'écoule à travers la glotte vient se briser contre les bords des cordes vocales supérieures qui jouent le rôle du biseau des tuyaux en bec de flûte, et le son est produit par le même mécanisme que dans les instruments à biseau. L'air contenu dans les ventricules entre en vibration. Le son ainsi rendu est sans doute assez faible, mais il est renforcé par le mouvement vibratoire de la colonne d'air du tuyau vocal sus-laryngé. ”

“ Dans les tuyaux plus courts, l'influence bien plus grande de la vitesse du courant d'air se réunissant à celle de la tension du biseau, il en peut résulter une action encore plus notable. C'est ainsi que le son d'un tuyau cubique peut facilement s'abaisser d'une octave lorsque la paroi qui forme le biseau est tout entière susceptible d'une tension variable ”

“ Maintenant, qu'on examine le jeu de cet instrument tel que nous l'imaginons : l'air étant aspiré, tous les tuyaux étant fermés, si l'on fait ouvrir la soupape du tuyau â, l'air renfermé dans les soufflets trouvant une issue, et étant poussé au dehors par le mouvement de ces mêmes soufflets, produira le son â aussi long-temps que les soufflets fourniront de l'air et que ce même tuyau a
sera ouvert. ”