NOTE

relative à quelques

MODIFICATIONS A INTRODUIRE DANS LE TUBE DE PITOT

PAR M. HENRI DARCY

Inspecteur-Général des Ponts-et-Chaussées

MEMBRE NOM RÉSIDANT DE L'ACADÉMIE.

Pitot fit en 1732, à l'Académie des sciences, une communication qui parut intéresser cette assemblée : il lui présenta un appareil destiné à mesurer en un point donné la vitesse d'un des filets fluides dont un courant se compose. Cet appareil lui permit d'entrevoir un fait qui s'explique facilement aujourd'hui, mais que l'on contestait alors, sous l'inspiration d'une théorie inexacte, savoir que la vitesse de l'eau décroissait en se rapprochant du fond ou des rives.

L'appareil de Pitot consistait en une longue tringle en bois de section triangulaire, dans l'une des faces de laquelle étaient logés deux tubes en verre : l'un de ces tubes était horizontalement recourbé à son extrémité inférieure; l'autre, au contraire, descendait verticalement jusqu'au niveau de la partie recourbée du premier.

L'opinion de Pitot était que son appareil, exposé au courant de l'eau, donnerait, par la différence de niveau existant entre les colonnes d'eau logées dans les deux tubes, la hauteur due à la vitesse du fluide au point que l'on considérait,

et qu'il serait facile, dès lors, de déduire la vitesse cherchée au moyen de la relation: V2 = 2gh, h étant la différence observée.

« L'idée de cette machine est si simple et si naturelle, dit « Pitot, que dès qu'elle me fut venue je courus sur-le-champ « à la rivière pour en faire un premier essai avec un tube « de verre simple, et l'effet répondit parfaitement à mon at<< tente. Après ce premier essai, je ne pouvais pas m'imaginer << qu'une chose aussi simple et en même temps très-utile << eût pu échapper à tant d'habiles gens qui ont écrit et << travaillé sur le mouvement des eaux.

« J'ai fait depuis toutes les recherches qu'il m'a été pos«sible dans les traités que j'ai pu trouver sur les hydrau«liques et le mouvement des eaux, pour voir si absolument << personne n'en avait parlé et si mon idée était nouvelle. »

L'idée était en effet ingénieuse et neuve, et l'on peut comprendre la satisfaction qui se révèle dans ces lignes. Mais comment se fait-il que l'appareil qui résumait cette invention n'ait jamais été appliqué par les ingénieurs? Comment se fait-il que le tube de Pitot ait été considéré comme une pure spéculation théorique dont la pratique ne pouvait tirer aucun parti?

Comment se fait-il que pour obtenir la vitesse moyenne d'un cours d'eau on ait toujours eu recours, de préférence, soit à des flotteurs verticaux de longueur égale à la lame d'eau dont on veut mesurer la vitesse moyenne, soit au moulinet de Woltmann, soit enfin à d'autres appareils plus ou moins compliqués et qui d'ailleurs offrent l'inconvénient d'exiger l'emploi d'un compteur à secondes ?

C'est ce que je vais chercher à expliquer, en montrant en même temps qu'avec certaines modifications il est possible de rendre le tube de Pitot un instrument très exact, trèspratique.

Je joins, en effet, à cette note le dessin d'un instrument fondé sur le même principe, et qui sert depuis trois années

à obtenir les vitesses des filets fluides dans des canaux expérimentaux de toutes formes. On pourra juger ainsi de la facilité et de la précision avec lesquelles le nouvel appareil permet d'opérer.

L'appareil de Pitot réduit à sa plus simple expression théorique pourrait être formé d'un seul tube en verre horizontalement recourbé à son extrémité: l'eau qui pénètre par la partie horizontale exposée au courant se tient en équilibre dans le tube vertical, à une hauteur au-dessus de la surface V étant la vitesse du filet fluide

V2

2g

du courant égale à h = que l'on considère. Lorsque l'on est placé dans des circonstances qui permettent de mesurer exactement h, on déduit enfin V de cette hauteur avec une précision très-suffisante.

Mais en général le clapotement de l'eau contre la surface extérieure du tube et son armature ne permet point de comparer le niveau de l'eau dans le tube à celui de la surface du courant troublée par la présence de l'appareii; les ondulations qui courent toujours à la surface suffiraient, d'ailleurs, pour rendre bien difficile la mesure précise du niveau de cette surface.

C'est pour éviter cette difficulté, que Pitot avait sans doute appréciée dans les premières expériences qu'il fit pour juger de la valeur de son appareil, qu'il ajouta le second tube vertical, dont l'extrémité inférieure trempait dans le cou

rant.

Pitot croyait que le niveau de l'eau dans le tube droit de vait être égal à celui de la surface du courant, et qu'ainsi la différence de niveau ou h, hauteur due à la vitesse, pourrait être facilement obtenue.

Il y avait là une première erreur: lorsque l'on plonge un tube droit dans un courant, l'eau dans le tube se tient en contre-bas de la superficie du courant d'une quantité en rapport constant avec la carré de la vitesse du filet fluide qui passe sous son orifice inférieur; ainsi la différence h

1 d., Sciences, 2e série, t. VI, 1857.

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entre le niveau de l'eau dans les tubes représente une quantité supérieure à la hauteur due à la vitesse réelle du filet fluide considéré.

Il y avait donc là une première cause d'erreur que Pitot n'avait pas pressentie.

En second lieu, les oscillations étaient très-fortes dans des tubes ainsi disposés; d'autant plus fortes que les orifices avaient tout le diamètre des tubes, et que même on croyait nécessaire de disposer ces orifices en forme d'entonnoir.

On voit donc aisément pourquoi le tube de Pitot ne pouvait rendre aucun service pratique. D'abord, sa construction reposait sur une erreur de principe; ensuite, les oscillations qui avaient lieu dans les tubes ne permettaient pas d'apprécier, principalement dans les vitesses faibles, les différences de niveau cherchées.

Voici maintenant en quoi consistent les modifications que j'ai cru devoir introduire dans cet appareil, modifications qui en rendent l'application très-facile.

Des expériences multipliées et précises m'ont fait reconnaître que si dans une eau courante, en un point quelconque du fluide animé d'une vitesse V, on place un tube vertical recourbé horizontalement et dont l'orifice soit disposé, d'abord contre le courant, ensuite dans le sens de ce dernier, enfin rectangulairement à sa direction, il existait un rapport

V2

constant entre la hauteur théorique -due à la vitesse du

2g

h' re

filet que l'on considère et les quantités h', h" et h''', présentant, dans le premier cas, la hauteur dont le niveau s'élève dans la tranche verticale au-dessus de la surface du courant, h" et "" les quantités dont le niveau s'abaisse audessous de la surface du même courant dans les deux autres hypothèses;