Appareil pour l'étude des vibrations. L'invention est relative à un appareil pour l'étude des vibrations. Cet appareil comporte un manomètre relié à un étrangle ment prévu dans un conduit contenant un fluide soumis aux vibrations ,à étudier.
Le dessin .ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes (l'exécution de cet appareil.
Les fig. 1, 2 et 3 en montrent trois, en coupe verticales, propres à permettre l'étude de la composante verticale d'un mouvement vibratoire; La fig. 4 montre, en coupe verticale (par tie en élévation), un autre appareil établi conformément à l'invention et propre à per mettre l'étude de la composante horizontale d'un mouvement vibratoire;
Les fig. 5 et 6 montrent, toutes deux en coupe verticale, un autre appareil établi con formément à l'invention, :cet appareil pou vant être utilisé dans la position représentée sur la fig. 5, pour l'étude de la composante horizontale et, dans la position représentée sur la fig. 6, pour l'étude de la composante verticale d'un mouvement vibratoire; La fig. 7 montre, en élévation, un appa reil établi conformément à l'invention, et pro pre à permettre d'étudier en même temps lts trois composantes perpendiculaires d'un mou vement vibratoire;
La fig. 8, enfin, montre en coupe verti cale (parties en élévation), un appareil éta bli conformément à l'invention, propre à permettre l'étude de la composante horizon tale d'un mouvement vibratoire, et agencé de manière à enregistrer les variations de cette composante.
L'appareil selon fig. 1, établi pour étu dier la composante verticale d'une vibration, comporte un tube a, en matière résistant;. plus ou moins quelconque, par exemple en verre épais ou en métal, comprenant, -en un point approprié, un étranglement a2 et dé bouchant, à l'une de ses extrémités, dans une capacité a close à sa partie supérieure et, à son autre extrémité, dans une autre capa cité a , close .et de relativement grand vo lume;
le tube aboutit à quelque distance du fond de cette dernière capacité; dans ce tube débouche normalement, entre lesdites capa cités, dans l'étranglement, par un orifice a oo, relativement étroit, l'une des extrémités d'un tube d en matière transparente, et dont l'autre extrémité débouche dans la capacité a , l'étranglement comprenant des congés de grand rayon et dont la conicité maximum est assez faible et analogue à celle des tubes de Venturi utilisés pour les mesures des débits. La capacité a pourrait être ouverte en haut.
L'appareil contient un liquide, par exem ple de l'eau, et un gaz, par exemple de l'air, de manière que, une fois ainsi garni et 6ta- bli dans une position pour laquelle le tube a est sensiblement vertical, la capacité a étant à la partie inférieure, une colonne de ce liquide se maintienne en équilibre dans ce tube, notamment sous l'influence de la pres sion de l'air comprimé contenu dans la -capa cité a .
Pour étudier la composante verticale, l'appareil peut, par exemple, aussi être cons titué soit comme le montre la fig. 2, soit comme le montre la fig. 3.
Dans le mode .de réalisation représenté par la fig. 2, au-dessus du liquide qui rem plit l'appareil jusqu'à un certain niveau, est disposé un liquide un peu plus léger .que ce dernier liquide et non miscible avec lui, jus qu'à un niveau tel que le débouché du tube a', dans la capacité a soit noyé, une certaine quantité d'air subsistant au-dessus du niveau supérieur.
On réalise ainsi, pour la mesure de la dé pression régnant dans l'étranglement a2, un manomètre multiplicateur à deux liquides, lequel, si dl désigne le poids spécifique du li quide le plus lourd, d2, celui du liquide le plus léger, h', la dénivellation donnée dans un cas déterminé par l'appareil établi selon la fig. 1 et h2 la dénivellation constatée dans le tube a, pour le plan de séparation des deux liquides, on a environ:
EMI0002.0030
On conçoit qu'en choisissant convenable ment les liquides, on peut obtenir un coeffi cient de multiplication très grand.
Dans le mode de réalisation représente par la fig. 3, le coussin d'air comprimé dans la capacité a -des dispositifs venant d'être décrits est remplacé par une membrane élas tique a3, par exemple en caoutchouc, ou bien en métal mince avantageusement ondulé, constituant, vers le bas, une partie de la pa roi de la capacité a . Il est aussi prévu, pour éviter le renversement du liquide et boucher l'ouverture supérieure de la capacité a , une seconde membrane a4 analogue à la mem brane as.
Le fonctionnement des appareils établis ainsi qu'il vient -d'être décrit -est, bien en tendu, identique à celui de l'appareil repré senté par la fig. 1.
Au repos, les niveaux de liquide s'établis sent dans la capacité<I>a </I> en x, dans le tube<I>a</I> en<I>y</I> et, dans le tube a' en<I>r,</I> les niveaux<I>y</I> et z pouvant être un peu différents l'un de l'autre à cause des actions capillaires.
L'appareil étant ainsi constitué, maintenu dans la position ci-dessus et rendu solidaire d'un support animé d'un mouvement vibra toire à composante verticale, on constate que, si le tout est judicieusement établi, le ni veau du liquide dans le tube al, qui joue alors le rôle de manomètre, baisse par rapport au niveau dans le tube a, cette dénivellation, due au fait que l'énergie relative de la co lonne clé liquide (énergie causée par l'inertie du liquide) est multipliée dans l'étrangle ment, et d'autant plus grande que le mouve ment .est plus ample et plus rapide, étant fonction de l'énergie de la composante verti cale du mouvement vibratoire.
L'appareil selon fig. 4 qui est établi pour étudier la composante horizontale d'une vibra tion comporte un tube a, de même matière que ci-dessus, recourbé et fermé sur lui-même et dans lequel débouche normalement, de la même façon que selon les 'dispositions prêté- dentes, par un orifice a et un étranglement a' dudit tube, l'une des extrémités d'un tube manométrique d, en forme de siphon, .dont l'autre extrémité .débouche dans ledit tube a,
en un endroit -de celui-ci non occupé par le liquide introduit dans -ledit tube.
Du liquide, par exemple également de l'eau, est. disposé dans le tube a, de façon que l'étranglement a2 soit noyé et en charge, une pression ou dépression d'un fluide ga zeux, par exemple d'air, pouvant exister au-dessus du niveau du liquide.
L'appareil ainsi constitué, établi dans la position où la partie recourbée du siphon a@ se trouve à la partie inférieure, et rendu so lidaire d'un support animé d'un mouvement vibratoire à composante horizontale s'exer çant suivant une direction sensiblement pa rallèle aux plans passant par les niveaux du liquide dans les tubes a et a', on constate que, si le tout est judicieusement établi, le liquide baisse dans le tube manométrique ai comme dans la disposition précédente, cela en fonction de l'énergie de la composante hori zontale du mouvement vibratoire.
On peut avantageusement transformer l'appareil représenté sur la fig. 4, de façon que le même appareil puisse servir successi vement à l'étude d'une composante horizon tale et d'une composante verticale d'un mou vement vibratoire.
A cet effet, .on intercale, comme le mon trent les fig. 5 et 6, dans la partie, vide de liquide, -du tube a, un obturateur mobile, par exemple un robinet b, et on fait tel, le tube manométrique en siphon a@, que sa branche débouchant dans ladite partie soit inclinée sensiblement de 45 , d'un côté ou de l'autre, sur la droite passant par l'axe de l'étrangle ment a2.
Veut-on étudier une composante horizon tale d'un mouvement vibratoire? On dispose l'appareil .dans la position (fig. 5) pour la quelle la partie recourbée du siphon a' se trouve à la partie inférieure et on ouvre le robinet b. Les niveaux du liquide s'établis sent, en<I>y,</I> dans le tube <I>a</I> et, -en z, daus le tube d, et l'appareil peut fonctionner exac- tement de la même façon que celui représenté sur la fig. 2.
Veut-on étudier une composante verticale d'un mouvement vibratoire? On ferme le ro binet b et on dispose l'appareil dans la posi tion (fig. 6) pour laquelle l'axe de l'étrangle ment a2 est sensiblement vertical et le tube al à la partie supérieure. Les niveaux du li quide s'établissent, en y et .r. dans le tube a, et en z, dans le tube a', et l'appareil peut fonctionner exactement de la même façon que celui représenté sur la fig. 1.
Il est facile de comprendre que l'on pourra avantageusement, dans certains cas, au lieu d'avoir recours exclusivement à l'iner tie d'une colonne liquide pour assurer les mouvements du liquide dans l'étranglement a2, avoir recours, dans ce but, au moins -en partie, à l'inertie de toute masse pesante, par exemple, et., ainsi qu'on le décrira plus loin concernant les fig. 7 et 8, rendue soli daire d'une membrane élastique en contact avec le liquide à déplacer.
Les appareils qu'on vient de décrire, et qui sont plutôt -des appareils de démonstra tion, ne permettent -l'étudier chacun, par une observation, qu'une seule composante, il peut être avantageux d'établir un appareil prati que tel .qu'il permette d'étudier simultané ment les trois composantes d'un mouvement vibratoire.
Un tel appareil est représenté sur la fi-. 7. Il comporte un bâti c. auquel est sus pendue, par l'intermédiaire d'un système de ressort, une masse pesante d, de poids appro prié, susceptible de prendre différentes posi tions par rapport audit bâti. Ce bâti est sup porté lors de son utilisation, toujours sen siblement dans une même position, par l'in termédiaire de vis calantes e.
Il porte trois groupes élémentaires cons titués chacun par un tube a, avec étrangle ment a2, par un tube manométrique a' - tu bes sensiblement verticaux débouchant tous deux à air libre à leurs extrémités supérieu res - et par une capacité souple f, analogue, par exemple, à une capsule de Vidi et dans laquelle débouche, par son extrémité infé rieure, le tube a au voisinage immédiat de l'étranglement cal.
Les capacités f sont reliées à la masse pe sante d, -de façon à ne pas gêner les mouve ments de cette masse, cela, par .des liaisons g convenablement établies, et à être soumises respectivement aux mouvements déterminés par les trois vibrations à étudier.
Un liquide, par exemple encore de. l'eau, est introduit dans les tubes a - qui peu vent n'en faire qu'un au-dessus des étrangle ments a2 -, liquide qui emplit les capacités souples f et dont le niveau s'établit, :quand l'appareil -est au repos, dans les tubs a en y, et dans les tubes manométriques a' en z.
L'appareil étant ainsi constitué, et repo sant par ses vis calantes sur un objet soumis à un mouvement vibratoire à trois,composan tes, on comprend que, si ledit tout est judi cieusement établi, la composante verticale agira sur la capacité souple horizontale f et les composantes horizontales respective ment sur les deux capacités souples verticales f, de sorte que chacune de celles-ci donnera une impulsion au liquide qu'elle contient et que ce liquide circulera dans l'étranglement a2 du tube relatif, ce qui produira,
dans le tube manométrique également correspondant a' une dénivellation indiquant la valeur am plifiée de l'énergie de la composante corres pondante.
La fïg. 8 représente une forme spéciale d'une capacité souple, affectant la forme d'une sorte,de capsule -de Vidi -et appliquée, à titre -d'exemple, à l'étude d'une composante horizontale.
Dans ce dispositif, l'étrangle ment a2 est situé entre les deux parois sou ples de cette capsule, au lieu d'être située à l'extérieur de la capacité, et le tube a corres pondant débouche en un point quelconque de l'intérieur de ladite capacité, en dehors de l'étranglement, pendant que le tube mano- métrique a@, également correspondant, débou- clhe dans ledit étranglement.
Dans ce cas particulier, la masse pesante d est évidée et contient, dans son évidement, la capacité variable f, qui est rendue soli- claire du bâti c de l'appareil.
Quel que soit le mode de réalisation adopté, on pourra bien entendu, si on le juge utile, avoir recours, pour mesurer les .dépres sions au lieu du tube manométrique a' décrit ci-dessus., à n'importe quel autre manomètre, par exemple, et ainsi que figure schématique ment sur la fig 8. à un manomètre enregis treur da à une ou plusieurs capsules mano- métriques.
Ledit manomètre est monté sur- un sup port i réglable en hauteur et relié par un tube souple j à l'étranglement a2, ceci per mettant, comme on le comprend sans peine, d'obtenir facilement la coïncidence du zéro du manomètre avec celle des positions du stylet traceur correspondant au repos de l'ap pareil.