lundi 8 janvier c’est célébré partout dans le monde jour de rotation de la terre en l’honneur de l’anniversaire de la première manifestation publique du Le pendule de Foucault à Paris dans 1851. Le pendule de Foucault est un appareil créé par le physicien français Jean Bernard Léon Foucault précisément pour démontrer expérimentalement rotation de la Terre profitant du force de Coriolis.
Comment est fabriqué le pendule de Foucault
La première représentation publique de Le pendule de Foucault arrivé dans 1851 àObservatoire de Parissuivi quelques semaines plus tard par sa plus célèbre incarnation au Panthéon à Paris. Ce dernier se compose d’un balle plomb recouvert de laiton 28 kilogrammes suspendu par un long fil 67 mètres au plafond du Panthéon. Le câble se fixe au plafond grâce à un mécanisme qui permet au pendule de bouger oscillation libre dans tous les sens. Au bas de la boule il y a aussi une vis conseil qui ne touche généralement pas le sol et dont le but est de montrer clairement le chemin suivi par le pendule.
Le pendule est libéré libre de se balancer dans toutes les directions. Si la Terre ne tournait pas, le pendule tracerait une seule ligne sur le sol, tandis que, en raison de la rotation de la terreen 24 heures, le plan d’oscillation tourne, créant une figure plus complexe.
On trouve aujourd’hui un grand nombre de réponses du pendule de Foucault dispersés dans le monde et aussi en Italie. Les implémentations modernes du pendule contiennent sur la pointe un électro-aimant ou un autre dispositif qui génère une poussée supplémentaire qui maintient le pendule toujours en mouvement et neutralise la résistance de l’air qui autrement ralentirait l’oscillation au fil du temps.
Comment fonctionne le pendule de Foucault : l’explication de l’expérience
Le pendule de Foucault a permis pour la première fois de démontrer directement que La Terre tourne autour de son axe. Son fonctionnement repose sur principe d’inertie C’est sur principe d’immuabilité du plan d’oscillation du pendule.
Le principe d’inertie déclare qu’un corps non soumis à des forces extérieures ou dont la résultante de ces forces est nulle continue de se déplacer mouvement rectiligne uniforme, c’est à dire à vitesse constante (même si elle est nulle, donc un état de repos). Le principe d’immuabilité du plan d’oscillation du pendule déclare à la place que si nous faisons osciller un pendule soumis uniquement à la force de gravité dans un système inertiel (c’est-à-dire dans un mouvement rectiligne uniforme), alors l’oscillation du pendule se produit toujours au même niveau défini par la force de gravité et la tension du fil qui supporte le pendule.
En traduisant ces principes au cas du pendule de Foucault, si la Terre ne tournait pas, alors ce serait un système inertiel et par conséquent le pendule de Foucault oscillerait toujours dans le même plan et la pointe de la sphère du pendule se déplacerait toujours le long de la même ligne. Cependant, depuis le La Terre tournece n’est pas un système inertiel puisqu’il existe une force extérieure, la force de Coriolis, ce qui remet en cause la validité du principe d’inertie. Par conséquent il n’y a plus d’immuabilité du plan d’oscillation du pendule et celui-ci va tourner dans le temps.
Là force de Coriolis c’est une force apparente à laquelle les corps sont soumis lorsque leur mouvement est observé depuis un angle. système de référence en mouvement rotatif. Puisque la Terre tourne et nous avec elle, la force de Coriolis a des conséquences importantes sur la Terre : par exemple elle est à la base de la formation de Ouragans.
En prenant en compte la force de Coriolis dans les équations du mouvement du pendule il est possible de démontrer mathématiquement que la période de rotation du plan d’oscillation du pendule de Foucault change en fonction de la latitude sur Terre. Aux pôles, la rotation se produit exactement en un jour sidéralc’est-à-dire le temps qu’il faut à la Terre pour revenir à la même position par rapport aux étoiles fixes en se déplaçant avec la latitude, la période augmente. A la latitude de Rome, par exemple, le plan d’oscillation du pendule prend environ 35 heures pour faire une rotation complète.