Les vases

Il y a des vases qui ne peuvent rien verser à moins d’être pleins, mais qui, une fois pleins, laissent échapper tout le liquide qu’ils contiennent.

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On les construit comme il suit:

Soit ΑΒΓΔ un vase sans goulot, à travers le fond duquel passe un tube qui peut être ou un diabète à cloche ΕΖΗΘ ou un siphon recourbé ΗΘΚ. Quand le vase ΑΒΓΔ est plein et que l’eau recouvre les siphons, l’écoulement s’établit par ces siphons et continue jusqu’à ce que le vase soit vide si l’orifice inférieur du siphon est assez près du fond du vase pour ne laisser que le passage nécessaire à l’eau.

Deux vases étant placés sur un même piédestal, l’un étant plein de vin et l’autre vide et tous les deux étant munis de goulots ouverts, le vin ne coulera pas du vase plein jusqu’à ce que le vase vide soit rempli d’eau; alors le vin commencera à couler de l’un des vases et l’eau de l’autre jusqu’à ce que tous les deux soient vides. On les appelle les vases concordants.

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Soit ΑΒΓΔ le piédestal sur lequel reposent les vases E et Z, dans chacun desquels existe un siphon recourbé; soient, ΗΘΛ dans le vase E et ΛΜΝ dans le vase Z ces siphons, dont les extrémités extérieures sont disposées comme un goulot de fontaine et dont les parties coudées doivent arriver presque jusqu’à l’orifice des vases [et être au même niveau]; soit enfin ΞΟΠΡ un autre tube recourbé qui, passant à travers le piédestal, réunit les deux vases et dont les orifices Ξ et Π débouchent à la hauteur des coudes des siphons.

Versons maintenant du vin dans le vase E en ayant soin que la surface du liquide ne dépasse pas le coude Θ; le vin ne coulera pas parce que le siphon ne sera pas amorcé mais si nous versons ensuite de l’eau dans le vase Z de telle sorte que son niveau dépasse la courbure du siphon en M, l’eau s’écoulera [par le siphon ΔΜΝ] et passera en même temps par le tube ΞΟΠΡ dans le vase E où elle fera commencer l’écoulement du vin. Les deux vases verseront alors à la fois, l’un du vin, l’autre de l’eau, jusqu’à ce qu’ils soient vides tous deux.

On peut construire des vases de telle manière que quand on y verse de l’eau, on entend se produire le chant de la mésange ou un sifflement.

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Voici leur construction:

Soit ΑΒΓΔ un piédestal creux ; la paroi supérieure ΑΔ sera traversée par un entonnoir ΕΖ dont le tube affleurera le fond de manière à laisser le passage de l’eau et qui sera soudé sur cette paroi supérieure. Soit aussi un petit tuyau ΗΘΚ destiné à produire le son: il communiquera également avec le piédestal et sera soudé à la paroi ΑΔ. L’extrémité supérieure sera recourbée et son orifice K plongera dans un peu d’eau placée dans un petit vase Λ. Si on verse de l’eau dans l’entonnoir EZ, il en résultera que l’air, qui est dans le piédestal, sera chassé dans le petit tuyau ΗΘΚ et rendra ainsi un son. Si l’extrémité recourbée du tuyau plonge dans l’eau, ce son sera modulé de façon à imiter le chant de la mésange; tandis que, s’il n’y a pas d’eau, il ne se produira qu’un sifflement.

Les sons se produisent donc à travers des tuyaux; mais ils varieront de nature suivant que ces tuyaux seront plus ou moins larges, plus ou moins longs, et que la partie immergée sera elle-même plus étroite ou plus courte; on peut arriver ainsi à imiter le chant de divers oiseaux.

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Le chant des oiseaux, qui a fasciné l'homme de tout temps, figure aussi parmi les premiers modèles qu'ont cherché à imiter les automates musicaux. De l'Egypte antique à nos jours, en passant par Byzance, petite histoire d'un paradoxe: l'oiseau qui chante sur commande !

Si l'on en croit Héron d'Alexandrie, qui écrivit au Ier siècle de notre ère, l'ingénieur grec Ctésibos, inventeur des premiers automates musicaux, se serait consacré pour l'essentiel à imiter les oiseaux ! Selon la description qui nous en est parvenue, il aurait utilisé à cette fin des sifflets jouant à la surface d'un récipient rempli d'eau : les bouillons provoqués dans le liquide par l'action du souffle de l'air viennent interrompre par intermittences la production du son, ce qui donne l'illusion d'une sorte de roucoulement naturel. 

Un tel procédé est d'ailleurs encore employé de nos jours pour imiter à l'orchestre les chants d'oiseaux. Au Moyen Âge, les oiseaux factices sont régulièrement mentionnés, notamment au IXe siècle, où un certain Léon le Mathématicien crée des arbres artificiels abritant des oiseaux chanteurs pour l'empereur byzantin Théophile. En Occident, ils sont cités pour la première fois vers 1250, par le Minnesänger Konrad von Würzburg. Des oiseaux apparaissent encore en grand nombre sur les croquis du Père 

Athanasius Kircher qui, au XVIIe siècle, fut un des théoriciens les plus intéressés par les automates musicaux. Mais c'est au XVIIIe siècle que l'on peut attribuer la création de l'oiseau mécanique dans sa version la plus perfectionnée, celle-là même qui, à très peu de détails près, est encore utilisée de nos jours.

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Les automates de Héron d'Alexandrie (1er siècle ap. J.-C.)


Jusqu'à cette date, on utilisait pour imiter le chant des oiseaux de petits tuyaux d'orgue, permettant une imitation plausible, mais non parfaite. C'est le cas notamment dans les fameuses «serinettes», petites orgues à cylindre utilisées par les dames de l'aristo-cratie pour enseigner à leur canari les dernières mélodies à la mode. Ce qui manquait à ces instruments, c'était de pouvoir produire des intervalles non tempérés, y compris évidemment le glissando -- comme le font les oiseaux eux-mêmes. Pierre Jaquet-Droz, horloger à La Chaux-de-Fonds, fut apparemment le premier à apporter une solution satisfaisante à ce problème...

Étant donné un vase renfermant du vin et muni de trois goulots, faire couler le vin par celui du milieu; puis, en versant de l’eau dans le vase, faire cesser l’écoulement du vin et faire couler l’eau par les deux autres goulots; enfin, en cessant de verser de l’eau, faire recommencer l’écoulement du vin par le goulot du milieu. Cela devra se passer de même chaque fois que nous verserons de l’eau.

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Soit AB un vase dont le col est fermé par le diaphragme ΓΔ et ayant au fond un goulot E. Soient encore deux tubes ΖΗΘ et ΚΛΜ terminés en goulot d’un côté et traversant de l’autre le diaphragme qu’ils dépassent. Au-dessus de ces saillies on place d’autres tubes N et Ξ dont le dessus est fermé par un opercule et qui ne laissent entre eux et le diaphragme que l’espace nécessaire pour le passage de l’eau. Un autre tube ΠΟ, établi près du diaphragme ΓΔ, communique avec le tube ΖΗΘ.

Ayant donc fermé le goulot E, on remplit le vase AB de vin par un trou Φ qu’on doit boucher après cette opération. Ouvrant alors le goulot E, on verra le vin couler, car l’air viendra du dehors par l’orifice Θ et le tube ΟΠ. Si maintenant nous versons de l’eau sur le diaphragme ΓΔ, cette eau s’écoulera au dehors par les tubes ΖΗΘ et ΚΛΜ, mais l’air ne pouvant plus entrer dans le vase AB, le vin cessera de couler jusqu’au moment où, l’eau s’étant elle-même totalement écoulée, l’air rentre de nouveau.

Au lieu du tube ΟΠ on peut se servir d’un autre tube ΡΣ traversant le diaphragme et autour duquel on met un tube ΤΥ semblable à N et à Ξ, mais plus haut que ceux-ci, de manière que ΡΣ puisse dépasser le niveau des bords du vase. Le résultat sera le même. 

Construction d’un vase appelé dicaiomètre (c’est-à-dire de juste mesure) qui, ayant été rempli de liquide, en laisse couler une quantité égale chaque fois qu’on le renverse.

 

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Voici cette construction

Soit AB un vase dont le col est fermé par un diaphragme AB. Près du fond on place une petite sphère Γ d’une capacité égale au volume que l’on veut faire écouler. A travers le diaphragme on fait passer un petit tube très fin ΔΕ qui communique avec la petite sphère. Celle-ci est percée à sa partie inférieure d’un petit trou Z d’où part un tube ZH allant communiquer avec l’anse du vase qui est creuse. A côté de ce trou le globe doit avoir un autre trou Λ qui le fait communiquer avec l’intérieur du vase; l’anse doit avoir aussi un évent Θ.

Après avoir bouché l’évent Θ, on remplira le vase de liquide au moyen d’un trou que l’on rebouchera ensuite.

On pourra également se servir du tube ΔΕ, mais il faudra alors percer un petit trou dans le corps du vase pour donner issue à l’air. Le globe G se remplira en même temps que le vase par le petit tube ΔΕ. Maintenant, si nous retournons le vase en laissant libre l’évent Θ, le liquide qui se trouve dans le globe Γ et dans le petit tube ΔΕ s’écoulera. Si nous refermons l’évent et que nous ramenions le vase à sa position primitive, le globe et le tube se rempliront de nouveau, car l’air qu’ils contiennent sera chassé par le liquide qui s’y précipitera. Le vase étant encore une fois renversé, une quantité égale de liquide coulera de nouveau, sauf cependant une différence provenant du petit tube ΔΕ, car ce petit tube ne sera pas toujours plein et se videra à mesure que le vase se videra; mais cette différence est tout à fait insignifiante.

En soufflant dans certains vases, on comprime l’eau de la façon suivante.

 

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A travers la bouche d’un vase on insère un tube qui descend presque jusqu’au fond et qui est soudé au vase près de son orifice [supérieur]. On ferme cet orifice avec le doigt et on verse un liquide quelconque par un trou, puis on souffle dans le vase par ce même trou que l’on ferme ensuite avec une clef. Si nous dégageons alors l’orifice du tube, le liquide jaillira sous la pression de l’air qu’on a insufflé. 

L’appareil qu’on appelle la source laisse couler de l’eau dès qu’il est frappé par les rayons du soleil.

 

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Soit une base fermée ΑΒΓΔ à travers laquelle passe un entonnoir dont le tube s’arrête à une très petite distance du fond. Soit encore un globe EZ d’où part un tube qui arrive près du fond de la base et de la calotte du globe. Qu’un siphon H recourbé, adapté au globe, arrive dans l’entonnoir et qu’on verse de l’eau dans le globe, quand le soleil donne sur le globe, l’air qu’il contient étant échauffé, chasse le liquide, et celui-ci, conduit par le siphon H, tombe, au moyen de l’entonnoir, dans la base. Mais lorsque le globe est mis à l’ombre, l’air passant à travers la sphère, le tube reprendra le liquide et remplira le vide qui s’est produit, et cela se reproduira chaque fois que le soleil y entrera.

En plongeant un thyrse dans l’eau, produire un sifflement ou le chant des oiseaux.

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Soit un thyrse ΑΒΓΔ à l’extrémité de sa tête, qui est creuse et faite en forme de pomme de pin, il y a un trou Δ. On ferme la tige un peu au-dessous de l’orifice par un diaphragme AE traversé par un sifflet qui y est soudé et qui ne dépasse pas l’orifice de la tige.

Quand on plongera le thyrse dans l’eau en l’enfonçant, l’air qu’il contient sera chassé par l’eau et produira un son. S’il n’y a qu’un sifflet, on aura un sifflement, mais s’il y a au-dessus du diaphragme une certaine quantité d’eau, on entendra un gazouillement.

Un cratère étant placé sur un piédestal et muni d’un goulot ouvert, faire cesser l’écoulement sans avoir recours à un bouchon pour fermer l’orifice.

 Soit AB le cratère placé sur le piédestal G. A travers le fond du vase et le piédestal on fait passer un tube ΔΕΖ terminé en goulot; à l’anse du cratère on fixe une réglette ΗΘ à laquelle est adaptée une autre réglette KA mobile autour d’un axe Θ. A l’extrémité K de celle-ci est une autre réglette KM mobile autour d’un axe l’extrémité M supporte une pyxide d’un certain poids et assez grande pour entourer le tube DEZ.

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Le cratère étant plein, si nous abaissons l’extrémité Λ de la réglette, la pyxide ΝΞ sera soulevée et l’eau qui est dans le cratère s’échappera par le tube EZ. Si, au contraire, nous soulevons l’extrémité Λ, la pyxide descendra et entourera le tube ΔΕΖ; l’air qui est contenu dans la pyxide, n’ayant pas d’issue, fera obstacle à l’eau qui est autour du tube DEZ et l’empêchera de descendre vers l’orifice Z. Mais, quand nous abaisserons de nouveau l’extrémité Λ, le courant se rétablira par le goulot. 

Construction d’un flacon qui rend un son quand il verse un liquide.

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Soit un flacon tel qu’il va être décrit: le col en est fermé par une cloison AB et l’orifice par une autre ΓΔ ; à travers ces deux cloisons on fait passer un tube EZ exactement ajusté avec chacune d’elles; ΗΘ est l’anse et ΚΛ un tube placé du côté opposé qui traverse la cloison AB en s’y ajustant exactement et qui aboutit à une distance suffisante de ΓΔ pour laisser passer l’eau; enfin dans la cloison ΓΔ est fixé un petit tuyau M propre à rendre un son.

Le flacon sera rempli par le tube EZ, l’air sortant par le tube ΚΛ et par le tuyau M. Saisissons-le alors par l’anse et inclinons le de façon à le vider; le liquide s’écoulera à l’extérieur par le tube EZ et en même temps s’introduira par le tube ΚΛ dans le col ΒΓ ; alors l’air contenu dans celui-ci, sera chassé par le petit tuyau M et produira un son.

Il faut encore un trou dans la cloison AB pour permettre la rentrée de l’air quand le flacon est redressé.

 

Un vase contenant du vin et muni d’un goulot étant placé sur un piédestal, faire que, par le simple déplacement d’un poids, on oblige le goulot à laisser couler une quantité donnée de vin, tantôt par exemple un demi-cotyle (0,13 l), tantôt un cotyle, bref, telle quantité qu’on voudra.

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Soit AB le vase dans lequel on doit mettre le vin; il a près du fond un goulot Δ ; le col est fermé par la cloison EZ à travers laquelle passe un tube ΗΘ qui descend jusqu’au fond du vase en laissant toutefois une distance suffisante pour le passage de l’eau. Soit ΚΛΜΝ le piédestal sur lequel est établi le vase, et ΞΟ un autre tube, arrivant jusqu’auprès de la cloison et pénétrant dans le piédestal. Dans le piédestal il y a de l’eau de manière à boucher l’orifice du tube ΞΟ. Soit en enfin une réglette ΠΡ dont la moitié est à l’intérieur du piédestal et l’autre moitié au dehors; elle est mobile autour du point S et à son extrémité P est suspendue une clepsydre dont le fond est percé d’un trou T.

Le goulot étant fermé, on remplit le vase par le tube ΗΘ avant de mettre l’eau dans le piédestal pour que l’air puisse s’échapper par le tube ΞΟ ; puis on verse l’eau dans le piédestal, à travers un trou quelconque, de manière à fermer l’orifice O ; alors on ouvre le goulot Δ. Il est clair que le vin ne coulera pas, puisque l’air ne peut entrer d’aucun côté; mais, si nous abaissons l’extrémité Ρ de la réglette, une partie de la clepsydre sortira de l’eau, et, l’orifice O étant dégagé, le goulot Δ coulera jusqu’à ce que l’eau soulevée dans la clepsydre, ait, en s’écoulant, refermé ce même orifice O. Si lorsque la clepsydre est remplie de nouveau, nous abaissons encore davantage l’extrémité Ρ, le liquide contenu dans la clepsydre mettra plus de temps à s’écouler et par suite il coulera plus de vin par le goulot: si la clepsydre toute entière s’élève au-dessus de l’eau, l’écoulement durera encore plus longtemps. 

Au lieu d’abaisser avec la main l’extrémité Ρ de la règle, on peut prendre un poids Φ, mobile sur la partie extérieure ΡΧ de la règle, et capable de soulever hors de l’eau la clepsydre toute entière quand il est placé près de Ρ ; ce poids en soulèvera donc une partie seulement quand il sera plus éloigné. On procédera alors à un certain nombre d’expériences sur l’écoulement par le goulot Δ en faisant des coches sur la règle ΡΧ et enregistrant les quantités de vin qui leur correspondent; de la sorte, quand on voudra en faire écouler une quantité déterminée, il n’y aura qu’à amener le poids à la coche correspondante et à laisser faire.

 Il y a des siphons qui, placés dans des vases, coulent jusqu’à ce que les vases soient vides ou que la surface de l’eau soit descendue au-dessous du niveau de l’orifice extérieur du siphon. On demande que l’écoulement cesse brusquement au moment voulu.

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Soit un vase AB renfermant un siphon GDE dont la branche intérieure se redresse comme on le voit en ΓΖΗ. Soit encore une barre fixe verticale ΘΚ à laquelle en est adaptée une autre ΛΜ. De celle-ci part une tige MN mobile autour d’un pivot et munie à son extrémité N d’un vase capable d’entourer la partie recourbée HZ du siphon.

Au point Λ de la barre ΛΜ est suspendu un poids, de telle sorte que quand le vase enveloppant s’élève au-dessus de la partie redressée du siphon, celui-ci coule. Lorsqu’on veut faire cesser l’écoulement, on n’a qu’à soulever le poids qui est en L de manière à abaisser le vase qui est en N et à entourer la partie redressée ZH ; alors le siphon cessera de couler. Si on veut faire recommencer l’écoulement, il n’y a qu’à faire agir de nouveau le poids. 

 

 

 

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