Sirène de Cagniard de Latour

Cet engin n’est pas un hibou-robot futuriste mais un appareil de physique conçu en 1819 par Charles Cagniard de Latour, né le 31 mars 1777 à Paris et mort le 5 juillet 1859.

Cet ingénieur et physicien français est connu pour ses travaux de mesure en acoustique.

Il inventa cet appareil permettant de connaître la fréquence d’un son.

L’appareil est constitué d’un tambour cylindrique dans lequel on insuffle de l’air par un tuyau placé à sa partie inférieure. Ce tambour possède, à son sommet, un couvercle fixe, percé de trous équidistants disposés circulairement. Placé très près au-dessus de ce couvercle, un disque mobile muni des trous identiques à ceux du couvercle sous-jacent mais percés obliquement.

Ce disque peut tourner quasiment sans frottements. Lorsque l’air arrive à grande vitesse par le bas, il sort par ces trous et, à cause de l’obliquité des trous, fait tourner le disque supérieur.

L’air ne sort que lorsque les trous du couvercle du cylindre et ceux du disque sont bien superposés. Cette alternance produit une variation régulière de pression d’air et donc … un son.

Le disque tournant est fixé à une tige verticale possédant, à son sommet, une vis sans fin qui fait tourner une aiguille devant un cadran gradué de 1 à 100 (tours) (celui de gauche sur la photo ci-dessous).

Tous les 100 tours du disque (et donc un tour complet de l’aiguille), la seconde aiguille (devant le cadran de droite) avance et indique 1 en plus. Elle compte donc le nombre de centaines de tours du disque.

En mesurant, pendant une durée précise grâce à un chronomètre, le nombre de tours du disque et, en connaissant le nombre de trous qui se superposent par tour effectué, on peut facilement connaître combien de trous se superposent en une seconde. C’est la fréquence du son (le nombre de vibrations par seconde).

Charles Cagniard de Latour étudiait aussi la vitesse du son dans l’eau et il mit donc son appareil dans l’eau.

Cela fonctionnait très bien et le son était bien audible. Il trouvait que ce son semblait être émis par une sirène (comme celles de l’Odyssée) et depuis ce temps, ces appareils qui émettent un son long et très fort sont simplement appelés sirènes.

Grâce à cette sirène alimentée par une soufflerie à débit réglable, on peut modifier le débit d’air arrivant et, avec une bonne oreille, comparer le son de la sirène avec celui d’un instrument. Il est ainsi possible de connaître la fréquence des notes des instruments de musique. Cela a permis, progressivement, de convenir d’une fréquence de référence permettant d’accorder tous les instruments : le fameux La de référence à la fréquence de 440 Hz (vibrations par seconde).

Références

• La sirène de Cagniard de Latour présentée fait partie de la collection d’objets scientifiques et didactiques anciens de la Fédération Wallonie-Bruxelles, gérée en partenariat par l’asbl ScienceÉchos et le MUMONS. Elle date de la deuxième moitié du 19^e siècle.
• Laiton, fer, verre, mica, 28 cm × 12 cm (h × l), masse 1400 g
• Inv.: FWB.ScE.2453
• BEUDANT F.-S., Traité élémentaire de Physique, Paris, 1829
• LAMÉ G., Cours de Physique de l’École Polytechnique, Paris, 1836
• POUILLET M., Elémens de Physique expérimentale, Paris, 1829