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adoptée, il faut que les frontières du phénomène observé soient très nettes, c'est-à-dire que le début et la fin se manifestent brusquement. Nous étudierons dans un premier chapitre les moyens qui permettent d'obtenir des intervalles de temps très petits à frontières bien définies. Dans un second article nous verrons comment on transmet ces manifestations aux appareils de mesure, qui peuvent se classer en deux catégories: a) Les appareils enregistreurs qui inscrivent simultanément l'intervalle de temps étudié et les indications d'un étalon de temps; b) Les appareils à lecture directe qui nécessitent un étalonnage préalable. Nous ne prétendons pas d'ailleurs faire un historique complet et un examen critique de tous ces appareils; nous insisterons surtout sur ceux qui nous ont servi nous-mêmes. 534 RECHERCHES ET INVENTIONS Étude des appareils permettant d'obtenir de petits intervalles de temps 1° Les canons-cibles. — On place devant une bouche à feu perpendiculairement à la trajectoire deux cadres d'où partent deux fils conducteurs. Le projectile rompt le premier circuit, puis le second; l'intervalle de temps T qui sépare les deux ruptures est enregistré par les appareils décrits plus loin. Pouillet (1) employait simplement deux fils tendus dont il provoquait la rupture au moyen d'une balle de fusil, il obtenait ainsi des temps de l'ordre de 150 mètres. 2° Les appareils de chute. — Basés sur la loi de la chute des corps, ils sont destinés à la production d'un intervalle de temps bien déterminé et peuvent servir à la vérification des chronographes ordinaires ou à l'étalonnage des appareils de mesure. Ils sont basés sur la loi de la chute des corps et se composent essentiellement d'un poids tombant d'une hauteur connue et rompant successivement en deux points de son trajet deux circuits électriques. Le temps qui sépare la rupture des courants doit être reproduit par le chronographe dont on étudie la précision, ou sert à établir la courbe d'étalonnage d'un appareil. a) Appareil à chute de Le Roux (2). — Un poids de 1 kg. tombe en faisant basculer les leviers a et a' qui portent chacun un contact (fig. I). L'appui de ces contacts sur
fusil, il obtenait ainsi des temps de l'ordre de 150 mètres. 2° Les appareils de chute. — Basés sur la loi de la chute des corps, ils sont destinés à la production d'un intervalle de temps bien déterminé et peuvent servir à la vérification des chronographes ordinaires ou à l'étalonnage des appareils de mesure. Ils sont basés sur la loi de la chute des corps et se composent essentiellement d'un poids tombant d'une hauteur connue et rompant successivement en deux points de son trajet deux circuits électriques. Le temps qui sépare la rupture des courants doit être reproduit par le chronographe dont on étudie la précision, ou sert à établir la courbe d'étalonnage d'un appareil. a) Appareil à chute de Le Roux (2). — Un poids de 1 kg. tombe en faisant basculer les leviers a et a' qui portent chacun un contact (fig. I). L'appui de ces contacts sur les vis V V est obtenu au moyen d'un poids de 5 grs et d'un poids de 10 grs pour le second interrupteur, pour éviter les vibrations. On règle la distance des interrupteurs entre eux et la distance du premier interrupteur au poids pour faire varier le temps qui sépare les deux coupures. b) Appareil à chute de Bréger. — Les deux courants électriques qui doivent être rompus successivement passent dans des fils de cuivre très fins AB, A'B' placés à une distance convenable. Un poids (3 kgs) portant un couteau tombe sans vitesse initiale d'une hauteur connue et coupe chacun des 2 fils. c) Appareil à chute (fig. 2). — L'appareil qui a servi à l'étalonnage des appareils de repérage par le son de MM. Cotton et Weiss se compose, sous la forme que lui a donnée M. Ollivier, d'un fort bâton en chêne, à deux montants verticaux bien dressés. Le long du premier peut coulisser la pièce supérieure A de l'appareil d'où tombera la balle. Le long du second on peut fixer la pièce inférieure B, qui recevra la balle. La pièce. supérieure comprend une petite balance dont le fléau porte d'un côté un contrepoids et une lame
les deux coupures. b) Appareil à chute de Bréger. — Les deux courants électriques qui doivent être rompus successivement passent dans des fils de cuivre très fins AB, A'B' placés à une distance convenable. Un poids (3 kgs) portant un couteau tombe sans vitesse initiale d'une hauteur connue et coupe chacun des 2 fils. c) Appareil à chute (fig. 2). — L'appareil qui a servi à l'étalonnage des appareils de repérage par le son de MM. Cotton et Weiss se compose, sous la forme que lui a donnée M. Ollivier, d'un fort bâton en chêne, à deux montants verticaux bien dressés. Le long du premier peut coulisser la pièce supérieure A de l'appareil d'où tombera la balle. Le long du second on peut fixer la pièce inférieure B, qui recevra la balle. La pièce. supérieure comprend une petite balance dont le fléau porte d'un côté un contrepoids et une lame de platine qui vient s'appuyer sur la pointe en or d'une vis isolée électriquement. L'autre extrémité du levier supporte un électro-aimant placé, avec interposition d'une clef de Morse, dans le circuit d'une batterie d'accumulateurs. Quand l'électro est excité, il est capable de retenir une bille d'acier. Le poids de cette bille maintient le fléau horizontal, la plaque de platine s'appuie sur la vis qui fait butoir et le contact est établi. Quand on appuie sur la clef, la bille tombe et le fléau bascule en abandonnant la vis, (première coupure). La pièce inférieure, se compose, elle aussi, d'une petite balance semblable à la première logée au-dessous d'une plaque métallique qui reçoit le choc de la bille. Cette balance est munie d'un petit électro semblaire à Ei mais où le courant passe en permanence, et qui retient (tout juste) la bille d'acier. Tant que cette bille est accrochée au bout du noyau qui l'attire, le fléau reste horizontal et le contact est établi entre une plaque de platine et la vis. Mais quand la bille tombante vient frapper la pièce inférieure, elle provoque la chute de la seconde bille, le renversement du fléau et la rupture du second contact. La hauteur
bille maintient le fléau horizontal, la plaque de platine s'appuie sur la vis qui fait butoir et le contact est établi. Quand on appuie sur la clef, la bille tombe et le fléau bascule en abandonnant la vis, (première coupure). La pièce inférieure, se compose, elle aussi, d'une petite balance semblable à la première logée au-dessous d'une plaque métallique qui reçoit le choc de la bille. Cette balance est munie d'un petit électro semblaire à Ei mais où le courant passe en permanence, et qui retient (tout juste) la bille d'acier. Tant que cette bille est accrochée au bout du noyau qui l'attire, le fléau reste horizontal et le contact est établi entre une plaque de platine et la vis. Mais quand la bille tombante vient frapper la pièce inférieure, elle provoque la chute de la seconde bille, le renversement du fléau et la rupture du second contact. La hauteur de chute est mesurée au moyen d'étalons à bouts. 3° Les rupteurs électro-acoustiques. — Ces appareils utilisent les phénomènes sonores des projectiles. Ils doivent saisir l'instant du passage de l'onde sonore en un point donné, ce sont des appareils de « topage ». Ils fonctionnent comme des commutateurs très sensibles dès qu'une petite variation de pression se produit dans leur voisinage. Nous citons ces appareils parce qu'ils permettent théoriquement d'obtenir de petits intervalles de temps en profitant du fait qu'une onde sonore se propage avec une vitesse finie et connue. Mais nous avons rencontré dans cette voie des difficultés tenant notamment à l'influence du vent, qu'il est difficile d'élminer. Pour cette raison, nous ne parlerons pas en détails de ces appareils, de ceux en particulier qui ont servi pour le repérage par le son. 4° Les oscillographes. — Dans tous les systèmes précédents l'intervalle de temps est marqué par des phénomènes présentant une discontinuité (rupture de courant par exemple). Il n'est pas nécessaire qu'il y ait discontinuité : une variation rapide dans l'intensité du courant pourra nous servir à marquer le début ou la fin d'un phénomène. Le courant variable qui prend naissance pendant l'intervalle de temps à mesurer agit
dès qu'une petite variation de pression se produit dans leur voisinage. Nous citons ces appareils parce qu'ils permettent théoriquement d'obtenir de petits intervalles de temps en profitant du fait qu'une onde sonore se propage avec une vitesse finie et connue. Mais nous avons rencontré dans cette voie des difficultés tenant notamment à l'influence du vent, qu'il est difficile d'élminer. Pour cette raison, nous ne parlerons pas en détails de ces appareils, de ceux en particulier qui ont servi pour le repérage par le son. 4° Les oscillographes. — Dans tous les systèmes précédents l'intervalle de temps est marqué par des phénomènes présentant une discontinuité (rupture de courant par exemple). Il n'est pas nécessaire qu'il y ait discontinuité : une variation rapide dans l'intensité du courant pourra nous servir à marquer le début ou la fin d'un phénomène. Le courant variable qui prend naissance pendant l'intervalle de temps à mesurer agit sur l'équipage d'un oscillographe Blondel ou Duddell, ou bien sur un rayon cathodique comme dans l'oscillographe Dufour. Ces appareils sont associés à un enregistreur. Étude des appareils de mesure des petits intervalles de temps a) Étude des appareils enregistreurs C'est vers 1840 que l'emploi de l'électricité et l'usage des électro-aimants permirent aux inventeurs de réaliser des chronographe (I). Chacun de ces appareils, au moment de sa mise en service, représentait la meilleure solution qu'on eût trouvée de la question de la mesure du temps. 1° Chronoscope de Wheatstone (1840). Fig. 3 — Deux pendules de période légèrement différente peuvent osciller autour d'un même axe horizontal, chacun d'eux est maintenu à l'extrémité commune de leur arc d'oscillation par un électro-aimant. Le phénomène A libère le premier pendule et le phénomène B le second. Le retard du second pendule sur le premier représente l'intervalle de temps à évaluer. On compte le nombre d'oscillations de l'un des pendules jusqu'à ce qu'on observe la coïncidence. Si 0 est la différence des durées des oscillations des deux pendules, N le nombre d'oscillations qui précèdent la coïncidence, No est l'intervalle de temps cherché. 2° Chronoscope Navez (1849). — La partie essentielle de l'appareil est un pendule
permirent aux inventeurs de réaliser des chronographe (I). Chacun de ces appareils, au moment de sa mise en service, représentait la meilleure solution qu'on eût trouvée de la question de la mesure du temps. 1° Chronoscope de Wheatstone (1840). Fig. 3 — Deux pendules de période légèrement différente peuvent osciller autour d'un même axe horizontal, chacun d'eux est maintenu à l'extrémité commune de leur arc d'oscillation par un électro-aimant. Le phénomène A libère le premier pendule et le phénomène B le second. Le retard du second pendule sur le premier représente l'intervalle de temps à évaluer. On compte le nombre d'oscillations de l'un des pendules jusqu'à ce qu'on observe la coïncidence. Si 0 est la différence des durées des oscillations des deux pendules, N le nombre d'oscillations qui précèdent la coïncidence, No est l'intervalle de temps cherché. 2° Chronoscope Navez (1849). — La partie essentielle de l'appareil est un pendule muni d'une lentille en laiton, une aiguille se déplace devant un limbe divisé en même temps que le pendule. Le pendule est maintenu à sa position initiale par un électro-aimant qui agit sur une pièce de fer fixée à la lentille. Un second électro-aimant qui agit sur un disque en fer fixé à l'aiguille peut arrêter celle-ci sans empêcher pour cela le mouvement du pendule. On mesure ainsi l'intervalle de temps qui sépare la rupture du courant dans le premier électro et l'établissement du courant dans le second. Pour évaluer les retards de l'appareil, Navez y avait adjoint un petit instrument appelé disjoncteur. Le chronoscope Navez, modifié par Leurs, a été utilisé jusqu'à l'apparition du chronographe Le Boulangé. 3° Chronographe Le Boulangé Bréger (1864-1876). — On mesure le temps T qui sépare les ruptures successives de deux courants électriques en faisant tomber pendant le même temps une tige C appelée chronomètre. Les lois de la chute des corps étant parfaitement connues, il est facile de remonter de la longueur de la chute à sa durée et de connaître ainsi le temps cherché. L'appareil (fig. 3) se compose d'une colonne verticale V portant deux électro-aimants, l'un fixe A, l'autre mobile B.
fer fixé à l'aiguille peut arrêter celle-ci sans empêcher pour cela le mouvement du pendule. On mesure ainsi l'intervalle de temps qui sépare la rupture du courant dans le premier électro et l'établissement du courant dans le second. Pour évaluer les retards de l'appareil, Navez y avait adjoint un petit instrument appelé disjoncteur. Le chronoscope Navez, modifié par Leurs, a été utilisé jusqu'à l'apparition du chronographe Le Boulangé. 3° Chronographe Le Boulangé Bréger (1864-1876). — On mesure le temps T qui sépare les ruptures successives de deux courants électriques en faisant tomber pendant le même temps une tige C appelée chronomètre. Les lois de la chute des corps étant parfaitement connues, il est facile de remonter de la longueur de la chute à sa durée et de connaître ainsi le temps cherché. L'appareil (fig. 3) se compose d'une colonne verticale V portant deux électro-aimants, l'un fixe A, l'autre mobile B. Le chronomètre est suspendu à A, on revêt la tige du chronomètre d'un tube à paroi mince en cuivre rouge, destiné à recevoir les inscriptions, et que l'on appelait cartouche récepteur. Si l'on rompt le circuit de l'électro A le chronomètre est mis en liberté et tombe alors librement en suivant la loi de la chute des corps. Une seconde tige cylindrique plus courte E appelée enregistreur est suspendue à l'électro B, elle a le même poids que le chronomètre revêtu de son cartouche. Si l'on coupe le circuit B l'enregistreur est à son tour mis en liberté, mais il se trouve arrêté par une détente composée d'un levier L et d'un couteau P monté sur un. ressort qui agit dans le sens de la flèche. Le choc libère le couteau qui marque sur la surface du cartouche récepteur une encoche bien nette. L'encoche obtenue lorsque le chronomètre est suspendu à A marque l'origine des hauteurs de chute. La rupture du premier circuit provoque la chute du chronomètre. La rupture du second circuit provoque la chute de l'enregistreur qui, frappant le levier L, libère le couteau P. Celui-ci marque sur le chronomètre une encoche X. La position de cette encoche
suivant la loi de la chute des corps. Une seconde tige cylindrique plus courte E appelée enregistreur est suspendue à l'électro B, elle a le même poids que le chronomètre revêtu de son cartouche. Si l'on coupe le circuit B l'enregistreur est à son tour mis en liberté, mais il se trouve arrêté par une détente composée d'un levier L et d'un couteau P monté sur un. ressort qui agit dans le sens de la flèche. Le choc libère le couteau qui marque sur la surface du cartouche récepteur une encoche bien nette. L'encoche obtenue lorsque le chronomètre est suspendu à A marque l'origine des hauteurs de chute. La rupture du premier circuit provoque la chute du chronomètre. La rupture du second circuit provoque la chute de l'enregistreur qui, frappant le levier L, libère le couteau P. Celui-ci marque sur le chronomètre une encoche X. La position de cette encoche sur le chronomètre dépend évidemment de la quantité dont ce dernier s'est déplacé, c'est-à-dire du temps T qui s'est écoulé entre les origines des chutes des deux tiges. De la longueur O X on déduit le temps T. Mais, d'une part, la chute de l'enregistreur, d'autre part, le déclanchement et la course du ressort, exigent un certain temps dont il faut tenir compte. On y parvient par un artifice qui consiste à faire tomber simultanément les deux tiges en rompant en même temps les courants des deux électro-aimants qui les supportent. Le couteau frappe le chronomètre en X'. La distance O X' représente l'espace parcouru avant de recevoir le choc du couteau (s'il n'y avait pas de retard O X* serait nul). Dans les mesures ultérieures il suffira de retrancher ce parcours O X' du parcours réellement observé O X pour faire disparaître les erreurs. L'appareil qui est destiné à rompre simultanément les circuits est appelé disjoncteur. Pour la commodité des calculs on s'arrange pour que OX'= 110,37 m/m, ce qui correspond à un temps de chute de 0,15 sec. On obtient ainsi des temps de l'ordre de 0,1 sec. avec une précision de 1/10. Si l'on voulait mesurer avec
la course du ressort, exigent un certain temps dont il faut tenir compte. On y parvient par un artifice qui consiste à faire tomber simultanément les deux tiges en rompant en même temps les courants des deux électro-aimants qui les supportent. Le couteau frappe le chronomètre en X'. La distance O X' représente l'espace parcouru avant de recevoir le choc du couteau (s'il n'y avait pas de retard O X* serait nul). Dans les mesures ultérieures il suffira de retrancher ce parcours O X' du parcours réellement observé O X pour faire disparaître les erreurs. L'appareil qui est destiné à rompre simultanément les circuits est appelé disjoncteur. Pour la commodité des calculs on s'arrange pour que OX'= 110,37 m/m, ce qui correspond à un temps de chute de 0,15 sec. On obtient ainsi des temps de l'ordre de 0,1 sec. avec une précision de 1/10. Si l'on voulait mesurer avec cet appareil un temps inférieur à 0,1 sec, la distance X X' serait très petite et les encoches sur le cartouche récepteur seraient moins nettes. Pour accroître la distance X X' on doit s'arranger pour que le trait X se fasse à la partie supérieure du chronomètre, là où la vitesse est la plus grande; par conséquent, de faibles différences en temps sont traduites par de grandes différences en hauteur. Dans ce cas on place l'enregistreur avec son électro-aimant au sommet de la colonne V, de façon que la disjonction corresponde à un temps de 0,3 sec. au lieu de 0,15 sec. La vitesse du chronomètre est donc doublée ainsi que l'espace représentatif des temps très courts. Remarque. —Le Boulangé a imaginé aussi d'employer comme chronomètre, l'écoulement d'un liquide. Il détermine le temps par le poids de mercure écoulé pendant l'intervalle à mesurer, d'où le nom de clepsydre donné au nouvel appareil. Un millième de seconde correspond à un poids de mercure écoulé de 0,006 gr. 4° Appareil d'enregistrement au noir de fumée. — Ce procédé, très souvent employé dans les laboratoires de physique, consiste à recouvrir de noir de fumée, soit une feuille enroulée sur le cylindre enregistreur, soit
vitesse est la plus grande; par conséquent, de faibles différences en temps sont traduites par de grandes différences en hauteur. Dans ce cas on place l'enregistreur avec son électro-aimant au sommet de la colonne V, de façon que la disjonction corresponde à un temps de 0,3 sec. au lieu de 0,15 sec. La vitesse du chronomètre est donc doublée ainsi que l'espace représentatif des temps très courts. Remarque. —Le Boulangé a imaginé aussi d'employer comme chronomètre, l'écoulement d'un liquide. Il détermine le temps par le poids de mercure écoulé pendant l'intervalle à mesurer, d'où le nom de clepsydre donné au nouvel appareil. Un millième de seconde correspond à un poids de mercure écoulé de 0,006 gr. 4° Appareil d'enregistrement au noir de fumée. — Ce procédé, très souvent employé dans les laboratoires de physique, consiste à recouvrir de noir de fumée, soit une feuille enroulée sur le cylindre enregistreur, soit une bande qui se déroule. Ce noir de fumée s'enlève au plus léger contact d'un inscripteur. Pour la conservation des graphiques on peut, après inscription, passer le papier dans un bain de fixatif (alcool et gomme laque) ou bien employer le procédé imaginé par M. Abraham, qui consiste à laminer la feuille à l'aide d'un petit laminoir. On enregistre simultanément sur le cylindre noirci et animé d'un mouvement de rotation, les signaux à l'instant même où ils se produisent et les vibrations d'un diapason. Comme appareils utilisant ce mode d'inscription citons : 1° Le chronographe Schultz (1) 1864. — Les signaux inscripteurs étaient produits par une étincelle électrique et le diapason donnait 250 V.D. Deprez (1) a remplacé l'étincelle électrique, peu sûre, par le signal inscripteur, qui porte son nom, c'est un électro-aimant de petites dimensions et par suite de faible constante de temps. Devant les pôles de cet électro-aimant peut se mouvoir autour d'un axe (fig. 4) une toute petite palette de fer doux munie d'un ressort antagoniste et d'un style très léger. Sa vitesse de fonctionnement est très grande puisqu'il permet des inscriptions séparées seulement par 0,5 seconde. MM. Abraham et E. Bloch ont construit un inscripteur appelé
la feuille à l'aide d'un petit laminoir. On enregistre simultanément sur le cylindre noirci et animé d'un mouvement de rotation, les signaux à l'instant même où ils se produisent et les vibrations d'un diapason. Comme appareils utilisant ce mode d'inscription citons : 1° Le chronographe Schultz (1) 1864. — Les signaux inscripteurs étaient produits par une étincelle électrique et le diapason donnait 250 V.D. Deprez (1) a remplacé l'étincelle électrique, peu sûre, par le signal inscripteur, qui porte son nom, c'est un électro-aimant de petites dimensions et par suite de faible constante de temps. Devant les pôles de cet électro-aimant peut se mouvoir autour d'un axe (fig. 4) une toute petite palette de fer doux munie d'un ressort antagoniste et d'un style très léger. Sa vitesse de fonctionnement est très grande puisqu'il permet des inscriptions séparées seulement par 0,5 seconde. MM. Abraham et E. Bloch ont construit un inscripteur appelé « oscillographe à plume » (fig. 4). Cet appareil est constitué par une armature en fer ayant une forme analogue au double T Siemens, placée dans le champ d'un aimant permanent muni de quatre pièces polaires portant chacune un bobinage. L'armature mobile autour d'un axe perpendiculaire au champ porte un style. Si l'on envoie ou si l'on modifie le courant dans les quatre bobines mises en série, il en résulte une rotation de l'armature et un mouvement de la plume. 2° Le chronographe Joly (fig. 5). — Il se compose essentiellement d'un cylindre enregistreur garni de papier enfumé sur lequel un signal de Deprez et un diapason à 500 V.D. peuvent tracer des graphiques. Au déclenchement de l'appareil, le cylindre tombe en tournant autour de son axe, guidé par une vis hélicoïdale. Le mécanisme qui déclenche le cylindre libère en même temps un marteau qui vient frapper le diapason, on obtient ainsi un tracé sinusoïdal permettant la mesure précise du temps. Le signal dont l'armature porte une plume donne une ligne parallèle au tracé du diapason et chaque mouvement de l'armature se traduit par un crochet. La différence de temps entre les mouvements de l'armature se mesure en comptant le