DING DONG : Quelques infos sur les cloches

A l’occasion des vacances de printemps, qui tournent autour des fêtes de Pâques, on s’est dit que ce serait sympathique de te parler des cloches !

A quoi servent les cloches?
Les hommes fabriquent des cloches depuis très longtemps. En effet, quoi de plus utile qu’une cloche pour se faire entendre de loin? Des cloches énormes que l’on entend de très loin qui servent à indiquer l’heure à tout le village ou d’autres évènements (mariage, enterrement, baptême, etc.) à de toutes petites clochettes qui résonnent à seulement quelques mètres, il y en a de toutes les tailles.

Sais-tu que certaines portent un nom ?
En effet, on peut distinguer les cloches en fonction de leur taille, ce qui leur donne un nom.

• Le bourdon est la plus grosse cloche. Elle peut peser plusieurs tonnes (le plus gros bourdon du monde pèse plus de 200 tonnes). Il sonne généralement lors de grandes occasions. 
• Ensuite, il y a la seconde, la tiers-sainct, la quart-sainct, la parva et la chiule …

Parfois aussi, ces cloches sont baptisées ; on leur donne alors un prénom. Il y a, par exemple, 9 cloches dans la cathédrale Notre-Dame de Paris de tailles différentes qui s’appellent : Marie, Gabriel, Anne-Geneviève, Denis, Marcel, Étienne, Benoît-Joseph, Maurice, Jean-Marie. Elles se trouvent à côté du gros bourdon qui s’appelle Emmanuel, la plus grosse cloche de la cathédrale !

La plus grosse cloche de France s’appelle « la Savoyarde » et se trouve à Montmartre à Paris (elle pèse 18 tonnes, mesure environ 3 mètres de hauteur et 9 mètres de circonférence). 

Au fait, pourquoi sonnent-elles si bien ?
Eh bien, figure-toi qu’elles sont faites en un matériau qui permet une bonne diffusion des sons : le bronze, mais pas n’importe lequel ! Celui des cloches possède des propriétés acoustiques incroyables !

Le bronze est un alliage défini comme un mélange de plusieurs métaux. Pour le bronze, il s’agit plutôt d’une famille d’alliages à base de cuivre et d’un autre métal : généralement de l’étain. Mais il peut y avoir quelques faibles pourcentages d’aluminium, de zinc, de plomb, d’argent ou de phosphore. En ce qui concerne les cloches, le bronze contient 78% de cuivre et un peu plus de 20% d’étain : c’est beaucoup (pour la proportion d’étain) ! Ajoutons qu’il y a parfois d’autres métaux pour accompagner les deux premiers. Mais globalement, plus il est riche en étain avec une quantité limitée d’autres éléments, mieux c’est pour la qualité des cloches.

Pourquoi le bronze ?
Cette famille d’alliage présente de bonnes propriétés mécaniques et chimiques ; assez dur sans être cassant, brillant, assez résistant à l’usure et à la corrosion, c’est donc parfait pour les cloches. Mais, tous les bronzes ne se valent pas en termes de qualité. Tout dépend de la façon dont ils ont été élaborés. Avec 22 % d’étain, théoriquement, le bronze devrait être très dur et trop cassant. Pas terrible pour des cloches ! Alors ? Quelle astuce adoptent les fabricants ?

Pour faire une cloche, le fabricant (appelé fondeur) commence par faire fondre les différents constituants du mélange. Le métal en fusion remplit alors un moule qui porte l’empreinte de la future cloche.
Lors du refroidissement, l’ensemble des atomes se réarrange et certaines associations entre atomes prennent naissance. En général, des atomes d’un des métaux se glissent dans le réseau métallique de l’autre élément. On parle souvent de “phases” : on peut imaginer cela comme des “binômes” particuliers entre atomes de Cuivre et Etain.  Le fondeur de cloches joue sur les propriétés de l’alliage en refroidissant plus ou moins rapidement et en menant différents cycles de réchauffage-refroidissement pour faire bouger certains atomes afin d’être sûr d’avoir les bons “binômes” et donc les bonnes propriétés.

Dans le cas du bronze à 22%, les fondeurs font en sorte que des cristaux sous forme d’aiguilles se forment. Cela donne des qualités sonores à l’alliage.

Et la note de la cloche alors ?
En fait, ce n’est pas « une » seule note, mais plusieurs, bien harmonisées.
Tu te rappelles ce qu’est le son ? Relis cet article si tu as oublié.

Le son correspond à une vibration qui se transmet dans un milieu : en général c’est l’air mais cela peut être aussi un solide ou un liquide.
Au départ, il y a un mouvement initiateur provoqué par l’extérieur comme un choc d’un objet sur un autre : lorsqu’on tape sur un objet, par exemple. Ce choc initial oblige les molécules d’air de l’environnement à se rapprocher et à bousculer de proche en proche les voisines… certaines s’écartent d’autres se rapprochent, c’est tout un mouvement qui se transmet  : on appelle cela une onde sonore qui se propage.
Autour de la source, l’onde sonore se caractérise par des zones où les molécules d’air sont serrées (compression) en alternance avec des zones où les molécules sont éloignées (dilatation). Bref, on modifie localement la pression.
Lorsque la vibration se transmet très rapidement, le son que nous percevons est alors aigu. Au contraire, lorsque la vibration est lente, le son que nous percevons est alors grave. Les différents sons correspondent à des notes.

Ainsi à chaque cloche, correspond une note principale précise. Cette note varie selon le diamètre de la cloche, son diamètre et son épaisseur. Tout un art qu’il convient d’ajuster aussi après que la cloche ait été démoulée, en enlevant délicatement un peu de matière à des endroits bien choisis. C’est en fait, une façon “d’accorder” la cloche pour qu’elle donne le bon panel de notes !

Texte : Valentine Bouet et Pascale Baugé
Dessin : Gilles de Comicscience