Bauhaus-Universität Weimar

Titel:
Hydrodynamique expérimentale. Le mouvement des liquides étudié par la chronophotographie
Person:
Marey, Étienne Jules
PURL:
https://digitalesammlungen.uni-weimar.de/viewer/image/lit33418/1/
LA NATURE1. 
359 
HYDRODYNAMIQUE EXPÉRIMENTALE 
LE MOUVEMENT DES LIQUIDES 
ÉTUDIÉ PAR LA CHRONOPHOTOGRAPHIE 
Une étude expérimentale de la locomotion dans 
l’eau exige qu’on puisse déterminer à la fois les 
mouvements de l’animal qui nage et ceux qu’il im¬ 
prime au liquide dans lequel il se meut. Dans un 
article precedent, j’ai montre' que la Chronophotogra¬ 
phie permet de suivre les phases du mouvement d’un 
oisson1; je vais indiquer aujourd’hui les conditions 
ans lesquelles cette méthode se prête à exprimer 
les mouvements qui se passent dans le liquide lui- 
même. 
Les mathématiciens ont soumis à l’analyse les ondes 
qui se produisent à la surface de l’eau, les courants 
et remous qui se font dans sa profondeur, mais ils 
ont toujours regretté de n’avoir d’autres bases expé¬ 
rimentales que les données", bien incertaines, que 
fournit la simple observation. Le jeu de la lumière 
à la surface de l’eau, l’agitation de petits corps tenus 
en suspension dans le liquide, sont des phénomènes 
trop fugitifs pour que notre œil puisse les apprécier 
exactement; c’est pourquoi j’ai tenté d’en fixer les 
caractères par la Chronophotographie. La disposition 
que j’ai employée pourra servir aux physiciens comme 
aux physiologistes. Elle est représentée par les figures 
1 et 2. Voici en quoi elle consiste : 
De l’eau est contenue dans un canal elliptique dont 
les parois, sur une partie de leur longueur, sont rec¬ 
tilignes et formés de glaces (fig. 2). C’est dans cette 
partie transparente que les mouvements du liquide, 
rendus visibles ainsi qu’on va le dire, seront saisis 
par la photographie. 
Un champ obscur de velours noir est établi der¬ 
rière la partie transparente du canal ; en avant, des 
rideaux opaques, disposés en une sorte de pyra¬ 
mide creuse, s’étendent jusqu’à l’objectif du chro- 
nophotographe en empêchant la lumière extérieure 
d’éclairer le liquide. Celui-ci est traversé de bas en 
haut par la lumière solaire que reflète un miroir in¬ 
cliné placé au niveau du sol. 
Si l’eau est parfaitement limpide, elle est traversée 
par la lumière solaire sans en rien envoyer dans la 
direction de l’appareil photographique, sauf dans la 
partie de la surface qui mouille la paroi de verre 
située du côté de l’appareil. En cet endroit, en effet, 
la capillarité forme un ménisque concave qui règne 
tout le long de la paroi. La lumière solaire qui a tra¬ 
versé l’eau éprouve sous ce ménisque une réflexion 
totale; aussi voit-on sur la glace dépolie de l’appa¬ 
reil photographique une ligne très brillante et très 
fine qui marque le niveau de l’eau et, se déplaçant 
avec lui, traduira sur les épreuves photographiques 
toutes les ondulations de la surface. 
Quand on veut saisir également les mouvements 
qui se passent à l’intérieur du liquide, on les rend 
* Mouvements de natation de la raie, n° 1020, du 18 fé¬ 
vrier 1895, p. 177. 
visibles au moyen de petits corps brillants en suspen¬ 
sion dans l’eau, et que la lumière solaire éclaire vi¬ 
vement,. A cet effet, on fait fondre, eh proportions 
convenables, de la cire, qui est moins dense que l’eau 
et de la résine dont la densité est plus grande: puis 
avec cette matière plastique, on fait un grand nom¬ 
bre de petites boules qu’on argente par le procédé 
en usage dans les pharmacies. Ces perles brillantes 
doivent être légèrement plus denses que l’eau douce, 
de manière que si on les y plonge, elles gagnent le 
fond avec lenteur. Il suffit alors d’ajouter graduelle¬ 
ment dans le canal une certaine quantité d’eau salée 
pour que les perles brillantes se tiennent suspendues 
dans le mélange et en équilibre indifférent. 
Enfin,-une règle centimétrique dessinée sur du pa¬ 
pier est collée sur la paroi de cristal, au-dessus du 
niveau du liquide (fig. 2). Cette règle, qui se repro¬ 
duira sur les images, servira d’échelle pour mesurer 
l’amplitude des mouvements photographiés. 
Avec ce dispositif, on peut exécuter un grand nom¬ 
bre d’expériences sur le mouvement des liquides ; 
j’en vais présenter quelques-unes sous forme de pho¬ 
togrammes. 
Changement du profil des liquides dans les 
ondes. —• La ligne brillante qui marque le niveau de 
l’eau, prend, lorsqu’on agite le liquide, des inflexions 
qui rappellent celles des cordes vibrantes. Les ventres 
et les nœuds, c’est-à-dire les crêtes et les creux, tantôt 
occupent des points fixes comme dans le clapotis, et 
tantôt se déplacent avec des vitesses variables comme 
dans les vagues et la houle. 
La figure A (page 361) représente le mouvement 
sur place d’une onde de clapotis simple. On a obtenu 
ce mouvement en plongeant dans l’eau, à des inter¬ 
valles de temps égaux et convenablement réglés, Un 
cylindre plein qui imprimait au liquide des oscilla¬ 
tions régulières. Ces impulsions rythmées doivent 
être produites dans la partie du canal opposée à 
celle où le mouvement est étudié. 
L’objectif de l’appareil étant ouvert én permanence, 
la ligne brillante du niveau de l’eau a laissé la trace 
de son passage dans tous les lieux qu’elle a parcou¬ 
rus, mais avec une intensité plus grande aux points 
où sa vitesse était moindre : ainsi au voisinage des 
nœuds et aux points morts de son oscillation, c’est- 
à-dire à la crête et au creux, où la vitesse, avant de 
changer de signe, passe par un minimum. 
Si l’on veut mieux connaître les changements de 
vitesse que présente le profil de l’onde aux diffé¬ 
rentes phases d’une oscillation simple, il faut recou¬ 
rir à la Chronophotographie1, c’est-à-dire admettre là 
lumière pendant des instants très courts. et à des 
intervalles de temps réguliers. On obtient alors 
(fig. B) les positions successives du niveau du liquide. 
Ces positions se traduisent par des courbes plus espa¬ 
cées au milieu de l’oscillation, plus rapprochées au 
voisinage des crêtes et des creux. 
Enfin, si l’on change la cadence du mouvement 
’ 1 Voy. h" 974, du 30 janvier 1892, p. 135.
        

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