Tuyau sonore Mi 3 pour flammes manométriques
UM.PHYS.102
Rudolph Koenig (Paris)
?
2e motié XIXe siècle

Le tuyau sonore par Rudolph KOENIG est composé d'un corps parallélépipédique en bois et d'une embouchure. L'embouchure est constitué d'un "pied", ouverture par laquelle arrive l'air et qui sert également de support pour une soufflerie mécanique, une fente par laquelle circule l'air, et une ouverture transversale dont la partie supérieure est taillée en biseau et la partie inférieure est horizontale. Une capsule manométrique est placée à la moitié de la longueur du tuyau.

L'autre extrémité est ouverte.

Le tuyau sonore sert à démontrer que la hauteur du son augmente (le son est plus aigu) quand la longueur des tuyaux  diminue. Les tuyaux sonores sont montés sur une soufflerie mécanique (sommier) et un clavier permet de diriger l’air vers tel ou tel tuyau. L’air vient frapper le biseau à la base du tuyau ce qui crée des vibrations dans la colonne d’air et des ondes sonores.

Il y a dans les tuyaux des nœuds et des ventres, c'est-à-dire des points où l'air est en repos et d'autres où il est vivement agité. La distance entre deux nœuds est dite une concamération : c'est une sorte de chambre limitée par deux parois d'air en repos, et au milieu de laquelle se trouve un ventre. Pour prouver l'existence de ces noeuds, on place un chambre alimentée en gaz par un tuyau en caoutchouc. De cette chambre partent une ou plusieurs capsules manométriques fixées à différents endroit du tuyau (généralement une à chaque extrémité et une au centre) et sur lesquelles sont fixés des becs de gaz. La membrane constituant le fond des capsules est en contact avec l’air du tuyau et vibre donc de la même façon que lui.

Après avoir allumé les becs de gaz, on fait entrer de l'air dans le tuyau. La flamme qui est en face des nœuds s'agite et s'éteint, tandis que celle qui est en face d'un ventre reste immobile. Lorsque le tuyau émet le son fondamental, les deux becs extrêmes conservent une flamme stable tandis que la flamme centrale s'agite et s'éteint. A l'inverse, si de l'air entre brutalement et que l'on produit le premier harmonique (son un octave supérieur au son fondamental), les flammes des becs extrêmes s'éteignent tandis que la flamme centre reste immobile. La flamme est stable si le fond de la capsule ne vibre pas c’est donc qu'à cet endroit du tube, l’air ne vibre pas. Cela correspond à un nœud de vibration. En revanche, la flamme s’éteint parce que l’air vibre beaucoup à cet endroit du tube. Cela correspond à un ventre de vibration.
Cette expérience montre également que nœuds et ventres de vibration s’échangent entre son fondamental et premier harmonique.