Encyclopédie méthodique/Physique/ANÉMOMÈTRE
ANÉMOMÈTRE. Machine conſtruite pour connoître la direction des vents, leur durée ou leur viteſſe : on voit par là quel eſt l’objet des anémomètres.
L’anémomètre le plus ancien & le plus ſimple de tous ceux qui ont jamais été employés, eſt la girouette. Le vent doit néceſſairement frapper la plaque mobile qui a une certaine ſurface, la faire tourner & la diriger ſelon le courant d’air qui règne dans l’atmoſphère : conſéquemment la poſition de la girouette indiquera la direction du vent.
Mais pour évaluer exactement, par le moyen d’une girouette, la direction des vents, il faut que la tige de la girouette ſoit bien perpendiculaire, que la plaque ſoit très-mobile, qu’on ſoit orienté c’eſt-à-dire, qu’on connoiſſe les quatre cardinaux, l’orient, l’occident, le nord & le midi & par conſéquent les autres points intermédiaires.
Les girouettes ordinaires ſont en général mal conſtruites ; la rouille s’y met bientôt ; n’ayant pas une assez grande mobilité, elles ne tournent qu’avec un vent qui a une force d’une certaine intenſité ; par conſéquent elles indiquent un vent qui n’exiſte pas : ce qui montre qu’on doit en faire peu de cas, c’eſt que la plupart de celles des villes, ſont rarement d’accord entr’elles : d’un autre côté la diſtance & la ſituation oblique, d’où l’on obſerve, empêche d’apprécier exactement la ligne de direction.
Afin de pouvoir obſerver la direction & la durée des vents exactement, commodément & en tout temps, on a imaginé de faire, avec beaucoup de soin, une girouette dont la plaque eſt fixée avec la tige ; de ſorte que la plaque tournant, la tige qui eſt une eſpèce d’axe tourne en même temps : alors on perce entièrement le toit & les planchers afin que la tige prolongée deſcende juſques dans l’appartement, où l’on ſe propoſe d’obſerver à l’abri des intempéries de l’air. Là, au bout de cette tige on peut concevoir une aiguille placée horiſontalement & à angles droits, & marquant ſur un cadran mis au plafond, les vents qui ſouffleroient en divers temps. On conçoit que pour ſoutenir ainſi cette tige, il faut former à différentes diſtances des collets & colliers tellement arrondis, que le frottement ſoit beaucoup diminué. J’ai vu une machine de ce genre qui alloit aſſez bien, mais la tige avoit peu de longueur.
Il vaut mieux préférer dans l’exécution la conſtruction ſuivante, qui conſiſte à terminer l’extrémité inférieure de la tige qui aboutit au plafond, de telle ſorte que ce bout forme un pivot qui ſoit ſupporté par une petite crapaudine ou cavité conique de cuivre, dans laquelle la tige de la girouette tournera librement. À quelques pouces au-deſſus du pivot, eſt un pignon ou lanterne qui engrène dans une roue dentée, placée à côté et horiſontalement ; & c’eſt à l’axe de cette roue dentée, qu’eſt fixée l’aiguille de l’anémomètre horiſontal, dont le centre coïncidera avec le centre de l’aiguille. Le ſeul inconvénient qu’il y a dans cette conſtruction, c’eſt que pour obſerver avec cet anémomètre, il faut lever la tête, ce qui eſt incommode. Il eſt donc utile de pouvoir placer verticalement le cadran.
L’anémomètre à cadran vertical, actuellement en uſage dans pluſieurs obſervatoires, & dans les cabinets des phyſiciens qui ſe conſacrent aux obſervations météréologiques, diffère peu de celui qu’on vient de décrire. La tige de la girouette G C, figure 28, portera ſur une crapaudine en C ; celle-ci, par ſon extrémité inférieure faite en pivot, tournera librement dans la cavité propre à la recevoir. Au-deſſus en Α, ſera enarbrée une roue dentée, dont les dents ou chevilles ſeront parallèles à l’axe, & cette denture engrènera dans celle de la roue B qui eſt verticale. L’axe de celle-ci, traverſant l’appartement de l’obſervateur & portant à ſon extrémité une aiguille placée au centre d’un cadran diviſé en trente-deux parties avec des ſous-diviſions, indiquera avec préciſion les différentes eſpèces de vents qui régneront. Pour comprendre le jeu de cet inſtrument, il ſuffit de ſe rappeler que la girouette eſt fixée au haut de ſa tige ; que la plaque G tournant, la roue horiſontale Α, enarbrée à la tige ou axe, tournera également, & que le nombre des dents de la roue Α étant égal à celui de la roue B verticale, la plaque, la tige, les deux roues & l’aiguille auront un mouvement ſemblable : quand l’une fera, par exemple, un demi-tour, un tour entier, 2, 3 ou 4 tours, & les autres en feront néceſſairement autant. Si on a donc eu ſoin une fois d’orienter le cadran qui porte la roſe des vents & de le fixer, l’aiguille indiquera conſtamment le vent qui règne, les changemens ſucceſſifs qui arriveront, & conſéquemment leur durée. La figure 28 montre le mécaniſme de la machine cachée derrière le cadran, & la figure 29 préſente un anémomètre portatif, deſtiné à ſervir de modèle dans un cabinet de phyſique.
Pluſieurs auteurs ont décrit des anémomètres de ce genre, mais ils ne ſont point préférables au dernier dont nous venons de parler ; & par cette raiſon nous les paſſons ſous ſilence. À quoi ſerviroit-il, par exemple, de dire que Ozanam, dans ſes récréations mathématiques & phyſiques, donne une autre conſtruction qui ne diffère de la précédente qu’en ce que, au lieu de deux roues de même nombre de dents, il emploie un pignon fixé à la tige de la girouette qui engrène un rouet, ſur l’axe duquel eſt portée l’aiguille ; l’effet de ces deux machines étant toujours le même ? à quoi ſerviroit-il de dire encore que le père Kirker (ars mag. lucis et umbra) donne la deſcription d’un anémomètre qui, outre l’effet des précédens, les indique encore une ſeconde fois, en faisant tourner une petite ſtatue aimantée, ſuſpendue au milieu d’un globe de verre, & tenant en sa main une baguette, par le moyen de laquelle, eſt indiqué un des 32 airs de vent qui ſont peints ſur l’équateur de ce globe : nous n’avons fait mention ici de ces variétés, que pour avoir occasion de dire que nous retrancherons de ce dictionnaire tout ce qui ne ſeroit pas utile & ne feroit que groſſir l’ouvrage.
Lorſqu’on n’a pas d’anémomètre, & lorſque les girouettes ſont peu mobiles, on peut, pour connoitre la direction des vents, examiner le cours des nuages. Recevant l’impulſion des vents, ils indiquent par leur marche, celle des vents : ce ſont des courans d’air qui entraînent tout ce qu’ils rencontrent. Si on eſt d’autant plus ſûr de bien connoitre la direction des vents par ce moyen que les nuages ſont très-légers, très-mobiles. Mais on obſervera cependant que le cours des nuages ne déſigne pas toujours les vents qui ſont près de la terre ; car ils peuvent être oppoſés ; différens courans avec des directions même contraires exiſtant quelquefois à diverses hauteurs dans l’atmoſphère.
On peut encore avoir recours à la direction de la fumée qui ſort des cheminées, & que le vent entraîne facilement dans ſon cours. La grande mobilité de la fumée, ſa proximité de la ſurface de la terre rendent précieux, le ſecours qu’on peut en tirer pour un obſervateur qui n’a point d’anémomètre, & qui veut comparer la direction des vents près de terre, à ceux qui règnent dans la région des nuages.
L’anémomètre qui marque la force du vent, eſt d’une très grande utilité pour un météorologiſte. On en a imaginé pluſieurs. Les tranſactions philoſophiques contiennent la deſcription d’un inſtrument de ce genre, qui conſiſte en une plaque mobile ſur le limbe gradué d’un quart de cercle ; le nombre des degrés parcourus marque la force du vent, qu’on ſuppoſe ſouffler perpendiculairement contre la plaque mobile.
Un des inſtrumens les plus ſimples & les plus faciles à conſtruire pour évaluer la force du vent, eſt le ſuivant : il eſt compoſé d’une planche d’un pied quarré, au milieu de laquelle eſt fixée une tige quarrée dans une direction perpendiculaire. Cette tige entre & gliſſe librement dans une eſpèce de boîte qui eſt un peu plus longue que la tige, & au fond de la boîte eſt placé un reſſort à boudin, qui cède ſucceſſivement en proportion de la force qui pouſſe la planche. Un des côtés de la tige eſt taillé en crémaillère, & chaque dent, en entrant dans la boîte, ſoulève une petite bride à reſſort foible, qui retombe auſſitôt & l’empêche de revenir : alors on connoît par le nombre des dents qui ſont entrés, ou par des marques faites ſur un des côtés de la tige, de combien la planche a cédé à la force impulſive qu’on a fait agir ſur elle.
Afin d’évaluer par des poids connus cette force impulſive, on tient la boîte et la tige dans une ſituation verticale, & l’on place ſur la planche ſucceſſivement des poids qui vont en augmentant comme les nombres 1, 2, 3, 4, 5, &c. & on marque par un chiffre, ſur un des côtés de la tige, l’endroit qui répond à l’entrée de la boîte. Cette graduation étant faite, si l’on tient cette machine à la main, de manière que la face antérieure de la planche ſe préſente perpendiculairement à la direction du vent, on eſtime la force actuelle par le chiffre qui eſt arrivé au bord de la boîte. Voyez la figure 250.
Le ressort à boudin eſt fait avec un fil d’acier tourné en tire-bourre, & trempé auparavant, afin qu’il conſerve plus long-temps ſon degré d’élasſticité. La boîte eſt faite de deux pièces, dans chacune deſquelles on creuſe une cavité pour recevoir la moitié du quarré de la tige ; on les colle enſuite à plat-joint, avec un lien de métal, ſi l’on veut, au bout qui reçoit la tige. Le fond que l’on colle à feuillure en D, ſuffit pour aſſurer la jonction des deux pièces,
M. Wan Swinden, pour meſurer la force du vent ſe ſert d’un anémomètre également conſtruit ſur la méthode de M. Bouguer. (manœuvres des Vaiſſeaux, p. 181 ; traité du navire p. 359) ; & ſon inſtrument exprime en onces la preſſion du vent ſur une ſurface d’un pied quarré. Quand le vent monte au delà de 16, 20 ou au plus de 24 onces, j’applique, dit-il, à la tige de l’inſtrument, un carton dont la ſurface n’eſt que d’un quart de pied quarré, en place d’un carton d’un pied quarré, qui me ſert ordinairement. On voit aiſément que les diviſions de la tige qui marquent ordinairement le poids d’une once en marquent 4 en ce cas. La diviſion de la tige de cet anémomètre a été faite par expérience, en chargeant l’inſtrument ſucceſſivement d’un, de deux, de trois onces, &c. & ainſi les irrégularités du reſſort ne peuvent avoir ici aucune influence.
Anémomètre de Wolf, L’anémomètre qui eſt décrit dans le chapitre ſixième de l’airométrie de Wolf, tome ſecond de ſon grand Cours de mathématiques, eſt mû par le moyen de quatre ailes, ſemblables à celles d’un moulin à vent. Nous n’en parlerons pas ici, parce qu’elle n’eſt pas exacte.
M. Poleni & M. Pilot ont propoſé chacun des anémomètres ; le premier dans ſon ouvrage, de la meilleure manière de meſurer ſur mer le chemin d’un vaiſſeau ; le ſecond, dans ſa théorie de la manœuvre réduite en pratique.
Anémomètre de M. Guſteau. Cet inſtrument eſt repréſenté dans la fig. 251. Α Α eſt un cylindre de deux ou trois pieds de longueur au plus, ſelon la diſtance du toit au plafond, de l’appartement dans lequel on veut faire répondre la machine. Ce cylindre à trois pouces de diamètre, & il eſt ſurmonté d’une boule B, au milieu de laquelle eſt un reſſort dont la force eſt connue, de la même manière qu’on connoît celle du reſſort d’une petite romaine. Sur la boule eſt attachée une plaque de fer ou de cuivre C, verticalement, haute de ſix pouces, & longue de huit ou dix pouces, & à laquelle le reſſort est fixé ; elle tourne librement ſur la boule au gré du vent. Une girouette D fait tourner le cylindre ; afin d’écarter la pluie, on la couvre d’une eſpèce de couvercle en entonnoir dont les rebords ſont en E E. Dans l’intérieur du cylindre eſt un fil de laiton fixé au reſſort renfermé dans la boule, & à l’autre extrémité, on ſuſpend un index F qui gliſſe ſur la règle graduée G, attachée au cylindre, pour faire connoître la force du vent. Cette graduation doit être relative à la force du reſſort dont on a précédemment réglé les différens dégrés avec des poids d’une peſanteur connue.
Anémomètre du P. Beaudoux, de l’oratoire. Cette machine ſimple & ingénieuſe conſiſte en une table Α B N D N, ſur laquelle ſont tracées trois circonférences concentriques formant deux rigoles. Chacune de celles-ci eſt diviſée en ſeize ou trente-deux caſes, & chaque caſe eſt taillée en plan incliné, afin que le ſable ne puiſſe pas s’arrêter. Cette table ainſi diſpoſée eſt ſurmontée d’une verge de fer poſée verticalement dans une crapaudine E, & aſſujettie en I dans un collet de cuivre. G H, girouette fixée en haut de la verge de fer E F ; elle a une queue H, qui ſert à faire équilibre. M M eſt une traverſe élevée d’un pied ſur la table. L L, deux vaſes de fer blanc ou de verre, placés aux extrémités de la traverſe, & percé au fond P. On y adapte un tuyau P N de même matière, aſſez long pour atteindre, à quelques lignes près ſur la table. Ces tuyaux ne ſont pas verticaux, mais l’un répond à la rigole intérieure, & l’autre à la rigole extérieure ; on a mis deux vaſes afin de conſerver l’équilibre.
Si ces deux vaſes ſont remplis de ſable, il coule dans les caſes correſpondantes aux vents indiqués par la girouette : on ſaura donc quels ſont les vents qui ont régné, en examinant les caſes qui contiennent du fable ; & celles qui en contiendront le plus, indiqueront les vents qui ont dominé. Les chiffres 1, 2, 3, 4, &c. déſignent des tiroirs qu’on peut mettre ſous chaque caſe, pour avoir la facilité de vider le ſable, & c’eſt pour cela que les caſes ſont taillées en plan incliné.
Cet anémomètre qui fut présenté, ainſi que le précédent, en 1777 à l’académie des ſciences, par le P. Cotte, comme on le voit dans ſes mémoires de météorologie, eſt repréſenté dans la fig. 252 de ce dictionnaire.
Anémomètre de Lind. L’inſtrument que M. Lind a inventé pour connoître la force du vent, eſt très-ſimple. Il conſiſte dans une eſpèce de ſiphon où l’on a mis de l’eau, que la force du vent ſoufflant dans une branche, fait monter plus ou moins dans une autre. Mais comme l’eau eſt ſujette à être glacée par le froid, & à être évaporée irrégulièrement, M. Magellan penſe que l’on peut y ſubſtituer du mercure, en formant le ſiphon avec une courbure qui ſoit une portion d’un cercle plus grand, comme dans la fig. 253, qui en repréſente la ſection. Le bout S doit être fermé par en haut, & avoir une embouchure latérale, garnie d’une eſpèce d’entonnoir, pour recevoir une plus grande quantité de vent. Le bout de la branche R ſera ouvert, & c’eſt dans celle-ci qu’on mettra une tige de bois léger, qui y flottera ſur un petit bouchon de liège. Il eſt évident que ſi l’on fixe ce ſiphon à l’axe de la girouette, enſorte que l’embouchure en forme d’entonnoir ſoit toujours tourné du côté du vent, la verge légère qui flotte dans le bras oppoſé du ſiphon, doit marquer la violence du vent par un mouvement perpendiculaire à l’horiſon. Si on veut en faire un anémomètrographe, il ne s’agira que d’y ajouter un cercle horiſontal, pour communiquer ſon mouvement au crayon du météorographe, qu’on y adaptera. Voyez Baromètrographe, Météorographe. Voyez auſſi les Tranſact. philoſ. 65 vol. n°. 34.
Mais il y a encore d’autres moyens pour parvenir au même but ; car ſi l’on met un reſſort fait en ſpirale, autour de la tige de la girouette, enſorte qu’il ſoutienne un plan toujours oppoſé au vent qui ſouffle, il eſt évident que ſa force ou viteſſe ſera connue par le moyen de la différente inclinaiſon de ce plan, qui doit avoir un coude, pour plier plus ou moins le reſſort, afin de former des marques plus ou moins hautes ſur la planche du météorographe qu’on voudrait adapter. On peut également employer auſſi pour le même effet un petit moulin dont l’eſſieu horizontal faſſe élever des poids différens, dans une progreſſion arithmétique, pour exprimer les degrés de la violence de chaque vent ; ou autrement, on peut faire enſorte que ce même axe faſſe bander un reſſort ſpiral, qui portera un crayon dont le mouvement vertical croîtra ſelon les degrés de la force du vent, &c. Mém. de M. Magellan, ſur un nouveau baromètre. Voyez encore la deſcription d’un anémomètre de M. Lemonoſow, dans le volume II des Commentaires nouveaux de l’Académie de Pétersbourg, pag. 129.
M. d’Ons-en-Bray a décrit pluſieurs anémomètres dans les mémoires de l’Académie des Sciences ; l’un eſt à pendule & porte le nom d’Anémométrographe. Voyez ce mot. L’autre eſt à fuſée ; il l’avoit deſtiné à faire connoître la force abſolue du vent ; un anémomètre à levier pour déterminer la force relative du vent. La troiſième eſpèce étoit une eſpèce de romaine ; c’eſt celui dont on a vu la figure ci-deſſus, & qui eſt compoſé d’une planche d’un pied quarré, avec une tige qui preſſe en reſſort à boudin dans une boîte. La quatrième étoit pour l’uſage de la navigation ſur les vaiſſeaux. Voyez les Mémoires de l’Académie pour l’année 1734, pag. 124, & l’article Vent.
Anémomètre muſical. M. Delamanon décrit de la manière ſuivante cet inſtrument de pure curioſité, qu’il a imaginé. Il eſt principalement compoſé de vingt-un tuyaux, calibrés exprès dans certaines proportions, de manière que le vent entrant dans chaque tuyau, puiſſe donner ſucceſſivement & en détail trois octaves. Le premier ut doit répondre à la force du vent frappant ſur un pied quarré de ſurface, & ſoulevant un poids de cinq onces ; ré doit donner 10 onces ; mi quinze onces, & ainſi de ſuite. Les notes de la ſeconde & de la troiſième octave déſigneront un poids qui augmente progreſſivement de trois onces en trois onces. De petites plaques, ajuſtées à des reſſorts, feront qu’il n’y aura qu’un tuyau qui réſonnera à la fois ; & le tuyau qui s’ouvrira, fermera, par ce moyen, tous ceux qui lui ſont inférieurs. Il ſera facile alors de juger de la force du vent. Si on entend, par exemple, le ſol de la première octave, on eſt averti que la force du vent eſt de 25 onces ; le ſi de la ſeconde octave apprend que le vent tourne à la tempête, & on en ſait les progrès en écoutant. Huit autres tuyaux, avec des ſons aigres, & dirigés vers huit parties différentes du ciel, indiqueront la direction du vent. De ſorte qu’on entendra toujours deux ſons, dont l’un déſignera la direction du vent, & l’autre ſon degré de force.
Anémomètre de M. Dalberg. M. Ch. de Dalberg s’eſt propoſé de réſoudre ce problème anémométrique : inventer un anémomètre qui marque la direction du vent & ſon inclinaiſon, à l’aide duquel on découvre facilement la force abſolue & relative du vent, qui ſerve de meſure à tous les degrés de cette force, dont l’uſage ſoit commode pour l’obſervateur, dont la conſtruction ne ſoit pas diſpendieuſe, & dont le mécaniſme ne ſoit pas ſujet à ſe déranger facilement. Je ne le ferai point connoître ici, parce qu’il ne paroît pas qu’il ait été juſqu’à préſent exécuté, même par celui qui l’a imaginé. Ceux qui ſeront curieux de le connoître, pourront avoir recours aux obſervations ſur la phyſique, l’hiſtoire naturelle & les arts, juin 1781, pag. 438 : il eſt repréſenté dans pluſieurs figures contenues dans deux planches.
Anémomètre à aîles verticales. Cet anémomètre, de l’invention de M. Brequin, eſt une eſpèce de moulin à vent avec ſix aîles renfermées dans une eſpèce de cage, compoſée de douze volets fixes : il eſt repréſenté dans la figure 254. Son premier axe eſt vertical, & il porte une roue de champ qui s’engrène dans une ſeconde roue, dont l’axe eſt horiſontal, préciſément comme les anémoscopes qui marquent les rumbs de vents. Celui-ci a un reſſort fort élaſtique ſur le ſecond axe, dont un bout eſt attaché à l’axe & l’autre à un piton à vis, comme on le voit en g, h, le reſſort donne à cet axe, de même qu’à celui des ailes, la liberté de faire une révolution, jamais plus ; & il doit être d’une force, que le vent le plus fort qui tourna les ailes, ne le ſera pas aſſez pour lui faire achever la révolution entière. C’eſt par le moyen de ce reſſort, & avec une ſuite de poids proportionnés à la force du reſſort & à la grandeur de l’inſtrument, que l’on marque les diviſions ſur le cadran. Ces poids doivent être ſucceſſivement ſuſpendus à un cordon a b c d, qui paſſe les dents de la ſeconde roue, & fait tourner l’index en raiſon de la quantité de chaque poids, juſqu’à la révolution entière, où il eſt arrêté par un piton e f ; & lorſque toutes ces diviſions ſont tracées ſur le cadran dans une ſuite régulière, ce cordon devient inutile. Huyghens, Mariotte, Belidor & Bouguer ont donné des tables où les degrés de force des vents qui frappent une ſurface d’une grandeur déterminée, ſont comparés avec une ſuite régulière de poids d’égale impulſion.
Les diviſions de l’anémomètre qu’on décrit actuellement, expriment la force comparative du vent, qui fait tourner les aîles & l’index juſqu’à un certain point, avec la quantité du poids qui a ſervi pour les faire tourner juſqu’au même point. Ceci eſt le principe général ſur lequel cet inſtrument eſt conſtruit, puiſqu’il meſure & compare les diverſes forces impulſives du vent avec celles de différentes quantités de poids. Or, il eſt évident que les diverſes forces du vent, & les divers poids ſuſpendus, dont l’une & l’autre font tourner l’index juſqu’à la même diviſion du cadran, ſeront toujours en raiſon l’une de l’autre. Par là on eſt à même, dit M. Brequin, de comparer les degrés ou les forces reſpectives de divers vents entre eux, ainſi que leurs vîteſſes, qui y sont toujours proportionnées : ce qui eſt ſi eſſentiel en météorologie, & plus néceſſaire que de connoître la force abſolue d’un vent quelconque en lui-même. Mais ces deux indications ſe réuniſſent par le moyen de cet anémomètre ; car quoique le vent entre dans la cage ſur une plus grande baſe que celle des aîles qui font tourner les roues & l’index, & que par là il ſemble que l’inſtrument doit marquer plus de vîteſſe & de force que le vent n’en a réellement ; cependant, ſi on conſidère que les frottemens du vent, ainſi que ſes réflexions & ſes répercuſſions réïtérées contre les volets, doivent ralentir ſa force & ſa vîteſſe, enſorte de faire une compenſation, ou même de les rendre égales à celles d’un vent qui agiroit librement ſur une ſurface égale à une des aîles quand elle eſt perpendiculaire au vent, on verra que la force abſolue du vent doit être à-peu-près égale à la force impulſive du poids qui a ſervi à marquer cette diviſion ſur le cadran.
On vient de dire que les aîles de cet inſtrument, figure 255, ſont logées dans une ſorte de cage, compoſée de douze volets fixes. Ces volets ſont inclinés de 50 degrés ſur le rayon prolongé ; & c’eſt l’inclinaiſon qui a paru la plus avantageuſe, pour que de tel côté que le vent ſouffle, les aîles puiſſent ſucceſſivement recevoir tout celui qui ſe dirige perpendiculairement ſur elles, le corps de l’inſtrument reſtant fixe & immobile.
L’expérience ayant fait voir que pour diviſer le cadran de cet anémomètre depuis quatre juſqu’à vingt degrés de vîteſſe environ, le frottement produit par le poids de la roue à volet, de ſon axe, & de la roue dentée qui y eſt fixée, occaſionneroit des différences, à la vérité peu conſidérables & de peu d’importance ; car les vents foibles n’intéreſſent guère ; on peut, pour plus grande préciſion, tracer ces premières diviſions avec un anémomètre à reſſort à boudin, comme celui de M. Bouguer, mais il doit être rectifié.
M. Bouguer dit, pag. 186 de ſa manœuvre des vaiſſeaux, que « pour graduer ou diviſer la verge C D, il faut que l’inſtrument soit preſque entièrement conſtruit : on le met dans une ſituation verticale, & on place ſucceſſivement des poids plus ou moins grands ſur le plan Α B, qui ſe trouve alors horiſontalernent, &c. » M. Brequin a remarqué qu’afin que le plan & la verge puiſſent réſiſter au choc d’un vent de 80 pieds de vîteſſe par ſeconde, ces deux pièces doivent peſer au moins 2 onces de Paris, ce qui ſeul donne le choc d’un vent de plus de dix pieds de vîtesse. L’inſtrument étant vertical & voulant marquer un vent de dix pieds de vîteſſe, il faut poſer, ſuivant M. Bouguer, 2 onces ſur le plan, qui étant joint à ſon propre poids & à celui de la verge, font 4 onces au moins, ce qui indique la force d’un vent d’un peu plus de quatorze pieds de vîteſſe par ſeconde, tandis qu’on n’en marque que 10, & ainſi des autres vîteſſes, &c. Lorſque les diviſions ſont tracées, & qu’on veut ſe ſervir de cet inſtrument, le tuyau qui étoit vertical, pour marquer les diviſions, ſe trouve horiſontal ; alors la peſanteur du plan & la verge n’agit plus que par le frottement, qui ſans rouleaux, eſt à-peu-près le tiers du poids, & avec des rouleaux, ce tiers eſt dans le rapport du diamètre d’un axe de rouleau au diamètre d’un des rouleaux, ce qui eſt réduit à ſi peu de choſe, qu’à l’anémomètre de M. Brequin, ce frottement eſt ſurmonté par 28 grains. Si donc, en diviſant l’inſtrument, on a marqué 10 dégrés là où il doit y en avoir 14, cela fait une différence ſenſible, qui influe plus ou moins ſur toutes les diviſions ; or, la phyſique veut, comme la géométrie, le plus de préciſion qu’il eſt poſſible.
En tenant cet inſtrument à la main, comme le dit M. Bouguer, on n’eſt jamais aſſuré de le tenir horiſonfalement ; s’il eſt oblique, que l’extrémité où eſt le plan ſoit plus élevée que ſon oppoſée, l’inſtrument marquera trop ; & s’il eſt oblique du ſens contraire, il ne marquera point aſſez. Dans le premier cas, le poids du plan & de la verge agira ſur le reſſort ; & dans le ſecond, ce poids dilatera ce reſſort : outre cela, plus une ſurface eſt oblique dans un courant, moins elle reçoit de choc. Donc en obſervant avec cet inſtrument, il doit être horiſontal. Il n’eſt guère poſſible de le mettre dans le courant du vent ſans une girouette ; n’y étant pas, le vent ne peut point agir avec toute ſa force abſolue. Les diviſions étant fort près les unes des autres, & le vent agiſſant par ſecouſſe, on ne ſait, par un grand vent, quel degré prendre pour le plus approchant ; & enfin, en tenant cet inſtrument devant ſoi, l’obſervateur eſt dans le courant du vent, ce qui produit une réflection qui empêche encore l’inſtrument de marquer juſte.
Les changemens qui ont paru néceſſaires à cet inſtrument, ſont exprimés dans les figures qu’on va indiquer. Α, B, C, D, figures 256 & 257, eſt un tuyau d’une forme quarrée, préférable à un rond, à cauſe que dans un quarré le reſſort à boudin a moins de frottement. Ce tuyau eſt compoſé de quatre pièces qui s’emboîtent l’une dans l’autre. La première Α, n’eſt qu’acceſſoire ; elle ſert à porter une poulie E, ſur laquelle paſſe un gros fil ciré, dont une extrémité eſt attaché au bout de la règle ou verge F ; & à l’autre on y fixe un baſſin G de carton, ſuſpendu avec du gros fil : c’eſt ſur ce baſſin qu’on poſe les différens poids dont on a beſoin pour marquer les degrés de viteſſe ſur un cadran, & quand les diviſions ſont tracées, la poulie devient inutile. La ſeconde pièce B, eſt pour le jeu d’une partie de la verge F ; cette pièce de tuyau a sur deux de ſes faces deux montans H, I, qui ſupportent une roue dentée K, qui s’engrène dans une crémaillère L, fixée ſur la verge F, qui eſt de ſapin, ou autre poids léger fendu & point ſcié, pour qu’elle ne ſe tourmente pas, & elle doit être très ſèche. Sur le montant H, figure 258, eſt un cadran affermi par deux vis M, N ; le centre de ce cadran eſt traverſé par un des bouts de l’axe de la roue, & porte l’aiguille qui doit indiquer les degrés qu’on trace ſur le cadran ; on donne à ce cadran un diamètre de 8 à 9 pouces ; il ſuffit que ce diamètre donne une circonférence aſſez grande pour que les diviſions ne ſoient point trop près les unes des autres : la roue dentée demande plus d’attention ; ſa circonférence ne doit avoir qu’environ une ligne de plus que le jeu de la règle F ; c’eſt pourquoi, avant de faire conſtruire cette roue, il faut choiſir un reſſort à boudin dont tout au plus d’once ou 18 grains, puiſſe lui donner un mouvement de compreſſion. Après avoir ajuſté le fil qui doit paſſer ſur la poulie, & y avoir ſuſpendu le petit baſſin de carton ; ſi l’on veut, par exemple, que la plus grande vîteſſe qui doit être marquée ſur le cadran, ſoit de 80 pieds, & que le plan ſoit un quarré de 6 pouces de roi de côté, ayant une livre de Paris, on cherche dans la table de M. Bouguer quel poids répond à la viteſſe de 80 pieds, on trouve 9 livres trois onces, mais il ne doit y avoir que 9 livres, dont le quart est 2 livres 4 onces : on commence à marquer un trait de crayon ſur la règle, à l’entrée du tuyau ; enſuite on pose 2 livres 4 onces ſur le baſſin : ce poids fait entrer la règle dans le tuyau plus ou moins, ſuivant la force du reſſort, tandis que ces 2 livres 4 onces ſont ſuſpendues. On marque encore à l’entrée du tuyau, un ſecond trait ſur la règle, après quoi on ôte le poids & on meſure la diſtance d’un trait à l’autre. Suppoſons qu’on trouve 5 pouces 9 lignes, on dit : ſi 22 donnent 7, combien donneront 5 pouces 9 lignes ? on trouve 1 pouce 9 lignes . Prenant pour un entier, on aura un pouce 10 lignes pour le diamètre de la roue, mais il ne faut lui donner que 1 pouce 9 lignes, afin que la dernière diviſion n’arrive point juſqu’à la première, & ſurtout qu’elle ne l’excède point, car l’aiguille doit tout au plus ne faire qu’une révolution.
La troiſième pièce C contient le reſſort à boudin ; elle a en o, un fond percé d’un orifice quarré, au travers duquel paſſe la règle fort aisément ; tout à côté de ce fond ſont deux petits rouleaux de cuivre a b, avec un petit rebord à chaque bout, entre lesquels la règle paſſe facilement, mais ſans pouvoir s’écarter ni d’un côté ni d’un autre. Et la quatrième pièce D a auſſi un fond en P, & deux rouleaux c d, comme les précédens. On ſent bien que la diſtance d’un rouleau à l’autre, doit être un peu plus grande que l’épaiſſeur de la règle, afin qu’elle puiſſe paſſer librement entre deux.
À l’extrémité F de la règle, eſt fixé le plan Q R, qui doit être expoſé au vent. Ce plan eſt formé d’un cadre de cuivre battu fort mince, ou de fer blanc, de 6 pouces de roi de côté. Ce cadre eſt ſoutenu par une croix S s, T t du même métal, dont le profil doit être dans la direction du vent, afin qu’il puiſſe mieux réſiſter ſans plier ; ce cadre eſt couvert d’un fin taffetas ciré & couſu ſur ce cadre, qui doit être percé près à près, pour y paſſer l’aiguille & le fil.
Sous le tuyau eſt une douille V X. Il y a en V, figure 259, un petit cône de cuivre comme une chappe d’aiguille de bouſſole, & il y a un petit cercle de cuivre ſoudé en X & percé dans le milieu, pour y paſſer une broche de fer emmanchée dans une hampe de bois ; c’eſt ſur cette broche que poſe tout l’inſtrument autour de laquelle il tourne à tout vent par le moyen d’une girouette de toile cirée, placée à l’extrémité Α, tendue ſur un quart de cercle de baleine ; le cadran fait auſſi l’effet d’une girouette, du moins aſſez bien.
Lorſque cet inſtrument eſt preſqu’achevé, & qu’il ne s’agit plus que de le diviſer, on le poſe ſur une table bien horiſontale, on ajuſte le fil qui doit paſſer ſur Ia poulie, on y attache le petit baſſin de carton, & on poſe ſucceſſivement ſur ce baſſin, les différens poids qui ſont indiqués dans la table de M. Bouguer, lorſqu’on a en main la livre de Paris, & que le plan a un pied quarré de ſuperficie, comme celui de M. Van-Swinden ; mais pour que l’inſtrument ſoit, comme dit M. Bouguer, le plus léger qu’il ſera poſſible, on doit préférer comme lui, un demi-pied quarré, alors c’eſt le quart des poids marqués dans cette table qu’il faut prendre. On doit poſer les poids légèrement, & à chaque peſée, il eſt bon de ſoulever auſſi fort légèrement le baſſin, & de le laiſſer baiſſer de même ; enſuite on marque ſur le cadran un point où l’aiguille s’eſt arrêtée le plus conſtamment ; on continue de même juſqu’à la dernière diviſion ; cela fait, on tire du centre à ces points les lignes ſur le champ du cadran, & on les écrit de 5 en 5.
Afin de diviſer les degrés de vîteſſe intermédiaires entre 5 & 5, ſans employer des poids, on conſtruira un triangle rectangle iſocèle Α B C, figure 260, dont les côtés Α B, B C, ſoient chacun égaux au rayon de la circonférence ſur laquelle les diviſions doivent être tracées ſur le cadran. Du point Α pour centre avec une ouverture de compas égale à l’hypothénuſe Α C, il faut décrire un arc C D ; après avoir prolongé indéfiniment le côté Α B, on mène au point D, une tangente D E ; on porte de D en F la plus grande des diviſions de 5 en 5, qui eſt ſur le cadran, & du point F, on mène à Α D la parallèle F G, qui coupe l’arc D C en G. Cela fait, on diviſe l’arc D G en 5 parties égales aux points I, K, L, M, & on mène les rayons Α I, Α K, Α L & Α M. Enſuite on porte sur D F, ſucceſſivement & chaque fois du point D, toutes les diviſions du cadran de 5 en 5, par exemple, on porte celle de 0 en 5, de D en 5 ; celle de 5 en 10, de D en 10 ; celle de 10 en 15, de D en 15, & ainſi des autres. Cela fait, on mène des points 5, 10, 15, 20, &c. à la ligne Α D des parallèles 5, 5, 10, 10, 15, 15, 20, 20, &c. qui coupent le rayon Α G aux points 5, 10, 15, 20, 25, &c. De ces points, on mène D E les parallèles 0, 5, 5, 10, 10, 15, 15, 20, 20, 25, &c. Ces lignes-ci coupent les rayons Α I, Α K, Α L & Α M aux points 1, 2, 3, 4 ; 6, 7, 8, 9 ; 11, 12, 13, 14 ; 16, 17, 18, 19, &c. Ce ſont ces points qui donnent les diviſions intermédiaires qu’on porte chacune là où cette figure l’indique.
Lorſqu’on veut obſerver avec ce cadran, on poſe la hampe bien perpendiculairement dans un endroit où le vent ſoit libre, & l’inſtrument doit être un peu plus élevé que la hauteur d’un homme ; on s’éloigne de quelques pas, & on obſerve le degré que l’aiguille indique.
On pourrait faire contenir les vîteſſes par secondes, par minutes & par heures ; mais comme cela entraînerait une eſpèce de confuſion avec les chocs par pieds & par toises quarrés, on peut ne marquer que les vîteſſes, & avoir dans ſon cabinet une table où toutes ces autres diviſions répondent ; ce qui eſt plus ſimple, & ſuffit.
M. Van-Swinden a diviſé le ſien par des onces ; les vîteſſes ont paru préférables à quelques autres ; cependant cela revient au même pour un obſervateur qui a une table dont les onces répondent aux vîteſſes du vent.
Pour rendre cet anémomètre plus ſimple, on peut, au lieu de la roue dentée & de ſa crémaillère, mettre à la place de la roue une poulie Z, figure 261, de même diamètre ; rouler un fil autour & qui ſe croiſe en bas ; les bouts de ce fil étant attachés l’un en U, l’autre en Y, mais point trop ſerré ſur la poulie, afin que son jeu ſoit fort libre ; la règle ne peut ſe mouvoir ſans faire tourner la poulie, qui ayant une aiguille ſur un des bouts de ſon axe, marquera auſſi juſte que la roue dentée.