23/04/2000

Le pendule de Foucault

 

 

 

C'est en 1851 que Jean-Bernard-Léon Foucault réalise la première expérience démontrant de manière directe la rotation de la terre sur elle-même par l'observation des oscillations d'un pendule. Pour cela il s'est basé sur une curieuse propriété du pendule qui est l'invariabilité du plan dans lequel il oscille. Si on fait tourner à la main le petit plateau de la figure ci-dessus , après avoir lancé le pendule , cette rotation est sans effet sur la direction dans laquelle oscille le pendule. Donc ce plan constitue un véritable repère pour la fixité ou la mobilité des corps environnants.

En 1852 il refait son expérience au Panthéon avec solennité: une sphère de bronze de 28 kg est suspendue par un fil d'acier au sommet de la coupole , sous la boule se trouve un une pointe d'acier aiguë. A chaque oscillation la pointe est obligée de traverser un petit tas de sable dont il entame la crête.Si donc la terre ne tourne pas le stylet repassera à chaque oscillation au même endroit , si au contraire le stylet trace un nouveau sillon à côté du précédant cela prouve qu'il y a un déplacement relatif du sable et du pendule. Or nous savons que le pendule oscille dans un plan invariable , il faut donc attribuer le mouvement à la terre. (cf la trace des sillons obtenue par moulage).

Sur la photo nous voyons une reconstitution de l'expérience de Foucault à l'occasion de son cinquantenaire le 2 octobre 1902. On y voit M.Chaumié ministre de l'instruction publique qui brûle le fil , à sa gauche M. Berget et à droite M. Camille flammarion

Sur le plan quantitatif , le plan d'oscillation paraissait accomplir un tour entier en 32 heures ce qui pouvait paraître un peu troublant à première vue (la terre fait un tour sur elle même en 24 heures) , mais l'expérience avait lieu à Paris.

En réfléchissant un peu on peut imaginer les résultats de l'expérience au pôle ou à l'équateur: au pôle l'axe du pendule est confondu avec l'axe de rotation de la terre , un point du globe fera donc en 24 h un tour entier autour du plan d'oscillation du pendule. A l'équateur le stylet passera toujours au même endroit , la vitesse apparente de la terre est donc nulle (ce qui correspond à une rotation infiniment lente). A la latitude de Paris on doit donc s'attendre à un résultat intermédiaire et c'est ce qui est observé. Le calcul montre que la vitesse apparente de rotation est le produit de la vitesse réelle de rotation de la terre par le sinus de la latitude du lieu.( pour Paris 32 h).


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