Le pavillon exponentiel

Les instruments à vent et particulièrement les cuivres sont constitués d'un tuyau qui s'évase.

La raison de cet évasement est un principe largement répandu en physique, l'adaptation d'impédance.
Il s'agit, pour un instrument, de passer graduellement de l'impédance élevée de l'intérieur du tube à celle, faible, de l'atmosphère.

Pourquoi l'adaptation d'impédance ?

Lorsqu'on veut faire passer de l'énergie d'un élément à un autre, par exemple d'un générateur à une charge, il vaut mieux que l'impédance de sortie de l'un (le générateur) soit la plus proche possible de celle de l'autre (la charge).
Le rendement est maximum lorsque ces impédances sont égales.

En électricité, l'analogue d'un tuyau acoustique serait une ligne de transmission. Un élément de celle-ci est un quadripôle qui a une impédance d'entrée et une de sortie
La valeur de celle-là dépend de la valeur de celle-ci. On peut ainsi définir l'impédance itérative : valeur qu'il faut mettre à la sortie pour avoir la même à l'entrée.
Pourquoi est-elle forte à l'intérieur et faible hors du tube ?

Si l'on imagine un piston se déplaçant pour mettre l'air en mouvement, on sent bien que cet air oppose plus de résistance au mouvement dans un tube cylindrique du diamètre du piston qu'à l'air libre.
L'impédance acoustique est justement le rapport entre la force qui agit sur le piston et la vitesse qu'il communique à l'air.

Le calcul montre que l'impédance itérative du tuyau exponentiel diminue exponentiellement avec sa longueur ou son degré d'évasement.
C'est donc le moyen le plus économique d'avoir un bon rendement acoustique.

Les anciens l'avaient intuitivement bien compris !