Inventaire des instruments scientifiques anciens
dans les établissements publics

 

Acoustique et mouvements vibratoires - Acoustique



Plaques vibrantes pour figures de Chladni
Inscription: Marloye et Cie Paris

Une ou plusieurs plaques de laiton, de forme circulaire ou carrée, fixées horizontalement en leur centre à un socle de noyer, sont dénommées plaques ou bancs de plaques vibrantes. Elles servent à reproduire les figures dites de Chladni, qui mettent en évidence la propagation des ondes sonores dans les solides. Chacune de ces plaques, saupoudrée de sable, est frottée en un point de son pourtour au moyen d'un archet. Cette action met en vibration la plaque qui émet un son et agite les grains de sable qui se trouvent en surface. Ceux-ci se rangent et forment des figures géométriques; ils sont éjectés des régions de la plaque où l'amplitude des vibrations est maximale (lignes ventrales), et se rassemblent le long des lignes nodales qui composent ce corps vibrant, c'est à dire les endroits où la plaque vibre le moins, là où l'amplitude est faible ou nulle.

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Plus il y a de lignes, ou plus elles sont rapprochées, et plus la fréquence est élevée. La distance entre deux lignes nodales donne l'ordre de grandeur de la demi-longueur d'onde. Une même plaque peut fournir, selon la façon dont elle est attaquée par l'archet, des figures de Chladni distinctes; chacune d'elles correspondant à un mode de vibration et à une fréquence distinctes. En effet on peut faire varier la figure en déplaçant le point d'attaque de l'archet.  De même, en immobilisant un point de la plaque, avec le pouce par exemple, on oblige une ligne nodale à passer par ce point, et on obtient une nouvelle figure. Les membranes tendues (tambour, timbale, grosse caisse), obéissent aux mêmes lois.

Banc de trois plaques après expérience:
le sable forme d'élégantes figures géométriques.
Exemplaire du lycée Champollion, Grenoble.

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Détail de l'inscription gravée au centre d'une plaque de Chladni
fabriquée par Albert Marloye, vers 1840. Lycée St Louis, Paris.

Les propriétés des plaques et membranes vibrantes sont plus compliquées que celles des cordes et tuyaux sonores, du fait de la bi-dimensionnalité et de la plus grande variabilité des conditions. On peut au moins retenir que, toutes choses étant égales par ailleurs, la fréquence varie en raison inverse de l'épaisseur.