Dictionnaire pratique et historique de la musique/Vibration
Vibration, n. f. Mouvement d’un corps élastique, mis en branle par un choc, un frottement, etc., et qui, tendant à revenir à sa position d’équilibre, la dépasse par un mouvement de va-et-vient résultant du principe de la conservation de l’énergie, jusqu’à ce que la résistance de l’air y mette peu à peu un terme.
Le mouvement vibratoire du corps
sonore, confusément perceptible à la
vue, se perçoit par l’ouïe. Le corps
sonore étant figuré par une lame ou
une tige élastique, le mouvement
vibratoire sera représenté par la
figure :
A, ressort vibrant ; OB, position
d’équilibre ; OA, OA’ position d’écart
maximum donnant l’amplitude ; F,
force tendant à ramener le corps élastique
à sa position d’équilibre ; OD,
position intermédiaire ; la force agissante
est f > F. Le trajet A-A’
s’appelle vibration simple, ou mieux,
oscillation ; l’aller et retour AA’, A’A
est une oscillation ou mieux une
vibration double. On appelle amplitude
l’écart maximum BA ou BA’;
élongation, à un moment donné
quelconque = écart compté en cet
instant à partir de la position
d’équilibre, ex., BD.
La période est le temps
qui s’écoule pendant un
aller et retour complet,
ABA’BA. La phase est la
fonction de période écoulée
depuis l’origine du temps
BA’, la phase est 1/4 ; en
B, premier retour, 1/2 ; en
A, 3/4 ; en B, phase = 1,
et la période est complète.
La fréquence est le nombre
des vibrations par seconde. Pour les
vibrations sonores, elle se compte
entre environ 30 et 15 000 par
seconde. La constance de la période
(qui entraîne celle de la fréquence)
caractérise les mouvements périodiques.
Les vibrations musicales
sont continues, régulières (isochrones)
et périodiques. Le bruit est le produit
d’un mouvement irrégulier et non
périodique. La rapidité relative des
vibrations dans un même temps est
la cause des différences d’intonation
(hauteur) des sons. La faculté auditive
de l’homme est ordinairement limitée
aux sons compris entre 32 et 16 000
vibrations simples par seconde. Mais
les expériences faites sur la résonance
des sons inférieurs a démontré
l’existence de sons plus graves,
engendrés par moins de une vibration
simple à la seconde, et que
l’homme ne perçoit point. « L’oreille,
dit Marage, peut entendre trois sortes
de vibrations les bruits, les vibrations
musicales et la parole. Elles se
différencient, pour l’œil, par les tracés
obtenus au phonographe, et qui
démontrent que : 1o Le bruit est
produit par une vibration continue,
irrégulière, non périodique. 2o Les
vibrations musicales sont continues,
régulières, périodiques. Les vibrations
transversales d’une corde sont
toujours accompagnées de vibrations
tournantes parce que l’élasticité de la
corde entre en jeu. Le nombre des
vibrations est inversement proportionnel
à la longueur du corps
sonore (corde, tuyau, etc.). Si le corps
vibre en entier, il fournit le son le
plus grave qu’il puisse émettre, et
qui reçoit le nom de son fondamental.
Mahillon emploie cette autre présentation
pour démontrer les vibrations :
A-C, lame
vibrante en
position d’équilibre.
A-B, vibration simple ; A-O, longueur d’onde simple, qui
est condensée ; O-O’, nouvelle onde de même longueur,
formée sous l’impulsion de la première ;
O-A, onde dilatée, produite par le retour de
la tige à sa position d’équilibre,
qui laisse un vide
derrière elle. Le mouvement des
ondes est donc naturellement contraire de chaque côté de O.
Autre démonstration :
A-E-B, position d’équilibre ; E-C ou
E-D, oscillation ou vibration simple
E-C-E-D-E, V. double. Les élongations,
les vitesses et les accélérations du
mouvement vibratoire sont représentées
dans les traités de physique par
les courbes appelées sinusoïdes.
Les points où se rencontrent les
ondes animées de vitesses contraires
sont les nœuds. Les points centraux
où le mouvement vibratoire est le
plus grand, sans changement de densité,
sont les ventres :
Les vibrations d’une corde sonore
ou d’une lame vibrante se font dans
un sens perpendiculaire à celui de la
corde elle-même ; la vibration étant
perpendiculaire au sens de propagation,
est appelée transversale. Les
vibrations de l’air dans un tuyau
sonore étant animées de petits mouvements
dans le sens de la longueur
du tuyau, sont dites longitudinales.
Mais les vibrations longitudinales
accompagnent les vibrations transversales
dans les cordes sonores qui
subissent, par le fait du mouvement
vibratoire, des allongements et des
raccourcissements alternatifs. Les vibrations
longitudinales ont donc un
rôle prépondérant dans les phénomènes
acoustiques. La propagation de l’ébranlement
sonore se fait toujours dans le
milieu ambiant par des vibrations longitudinales.
C’est une des principales
différences entre les vibrations sonores
et les vibrations lumineuses, celles-ci
étant toujours transversales. De
l’amplitude de la vibration dépend
l’intensité du son ; du nombre de
vibrations à la seconde dépend le
degré de hauteur du son dans l’échelle
musicale ; de la forme de la vibration
dépend le timbre du son. D’ingénieux
appareils ont été inventés pour
l’étude des vibrations les sirènes
sont construites de façon à permettre
de compter le nombre de vibrations
d’un son dans un espace de temps
donné ; les appareils enregistreurs,
vibroscope, tambour enregistreur,
phonographe, etc., permettent d’obtenir
des tracés visibles par lesquels
on peut dénombrer les vibrations, les
analyser, mesurer leur amplitude, etc. ;
les appareils optiques basés sur la
photographie ou sur l’emploi des
miroirs combinés sont utilisés dans le
même dessein et fournissent des
images visibles pour la combinaison,
des vibrations de deux sons simultanés
(expériences de Lissajous) ; les
flammes de Koenig sont un appareil
optique. Une expérience célèbre de
Sauveur (1701) a révélé la formation
des nœuds et des ventres dans les
ondes sonores ; la corde tendue étant attaquée par un archet, de petits
cavaliers de papier disposés au préalable
en divers points étaient renversés
ou demeuraient immobiles
selon qu’ils se trouvaient placés sur
des nœuds ou des ventres. On
démontre aujourd’hui le même fait
en employant comme corde vibrante
fil métallique porté au rouge
sombre par un courant électrique ;
le mouvement vibratoire intense qui
se produit aux ventres refroidit assez
le fil pour que cesse l’incandescence ;
celle-ci subsiste aux nœuds qui apparaissent
lumineux. Lorsque la corde
vibre dans toute son étendue, elle
donne le son fondamental avec un
ventre unique, et, un nœud à chaque
extrémité ; si l’on fait glisser sous la
corde un chevalet qui l’immobilise au
milieu, au quart, etc., de sa longueur,
elle se divise en fuseaux vibratoires
dont chacun, placé entre deux nœuds,
représente la moitié de la longueur
d’onde de son correspondant. (Voy.
Résonance, Son, Sympathie.)
Les expériences photographiques de Massol et Sizes, résumées dans une Note à l’Institut le 27 juin 1910, ont prouvé par l’inscription photographique l’existence dans un même son de V. verticales, perpendiculaires et tournantes : l’existence de sons (incommensurables par l’oreille) de 0 V. d. 1/3, à V. 2/3, 1 V. d. à la seconde, 1 V. et 1/3, etc., qui seraient fa-7, fa-6, ut-5, fa-5, etc., au total 12 harmoniques inférieurs et 11 supérieurs du son prédominant produit par un diapason accordé à l’ut0 de 32 V. d. verticales à la seconde. (Voy. Échelle.)
Autres ex. : voy. Lignes nodales.