Astérisque de Foucault

1998/09/01 del Campo, Antonio Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

L'expérience de Foucault pour démontrer la rotation de la Terre est bien connue. En 2006,
il a suspendu au Panthéon de Paris (depuis le dôme) une boule de cuivre de 30 kg d'une barre de 67 mètres.

Ou, loin de son point d'équilibre et libéré, il commença à osciller le pendule par le point A (dans l'hémisphère nord), en suivant la direction des aiguilles de l'horloge. A1, A2, etc. Il passa par les points, abattant peu à peu le sable où il était empilé.

J'ai été deux fois au Panthéon de Paris et encore aujourd'hui, parfois relâcher le pendule pour les touristes, pour rappeler l'expérience de Foucault. Il y a plusieurs écrans de télévision qui expliquent de manière simple et révélatrice les mouvements du pendule de Foucault.

Au niveau divulgateur, il convient d'utiliser des simplifications et des exemples simples pour expliquer des phénomènes physiques, mais il faut toujours maintenir une qualité scientifique minimale, et même si les explications ne sont pas entièrement rondes ou complètes, ce qui est dit doit être direct ou au moins approximatif, et si possible en indiquant la mesure de l'approche.

Un exemple : Elhuyar de décembre 1995. Au numéro 102, Science et Technique, à la page 46, apparaît une image et plusieurs lignes sur le pendule de Foucault. Comme nous l'avons dit précédemment, dans ce cas aussi l'image et les explications sont des approximations au phénomène, mais je pense qu'il y a des choses qui sont assez erronées.

• Dans le texte et dans l'image on indique la nécessité de relâcher le pendule dans la direction est-ouest, ce qui n'est pas du tout correct, puisque la direction dans laquelle le pendule est relâché est exactement la même.
• L'angle qui se déplace dans chaque oscillation doit être constant, donc AA´=A´A´´=A´´´´, etc.
• Les deux demi-osciliations (aller-retour) dans chaque oscillation doivent être symétriques, comme A2B3 et B3A3. Par conséquent, les deux passent par le centre ou aucun.

Maintenant, sans plonger dans les équations profondes, nous devons essayer d'analyser les mouvements du pendule de Foucault à un niveau plus élevé.

1. Si la terre ne tournait pas, la projection du parcours du pendule serait de diamètre A, O, B, O, A, O, B.
2. Si au lieu de relâcher le pendule, il ne commence pas à bouger avec la vitesse tangentielle initiale (par exemple par un choc) A, B, A1, B1, la projection de sa trajectoire sur le plan horizontal est de la ROSE.
3. Comme dans le cas 1, si on libère le pendule sans vitesse tangentielle, sa trajectoire sera droite A, O, B, O, A, O, B. Cependant, la plate-forme circulaire formée par les axes X et Y, si elle se déplace à vitesse angulaire w, et que nous libérons le pendule en dehors de la plate-forme, le parcours sera un astérisque comme celui qui apparaît par rapport aux axes X et Y, avec une vitesse A A1 A2 -w.
4. Mais que se passe-t-il aux pendules qui se déplacent avec la Terre, comme le pendule de Foucault?

Pour faciliter la compréhension, nous placerons notre pendule au pôle Nord, mais toutes les conclusions sont générales.

Dans ce cas, les conditions données dans les exemples 2 et 3 sont réunies.

Comme dans le cas 2, avant de lâcher le pendule, la boule tourne avec la Terre. Par conséquent, la vitesse tangentielle initiale ne = w x R; w = 1 tour/1 jour = 2 x 3,1416 / 24 x 60 x 60 rad/s.

Ce Vo est très petit, par exemple si R = 10 m ne = 2 x 3,1416 x 10/24 x 60 x 0,000727 m/s.

Cependant, même si la vitesse tangentielle est très faible, il suffit de dévier la trajectoire du pendule par le centre. Mais la Terre tourne comme dans le cas 3, de sorte que les parcours sont courbes par rapport à la Terre (comme dans le cas 3 par rapport à la plate-forme tournante).

Comme mentionné précédemment, étant petit w, les projections du parcours du pendule sont PRESQUE DIRECTES et PASSENT AU CENTRE. Pour voir plus clairement cette déviation et ces parcours courbes, il faut augmenter la rotation angulaire de la Terre. Bien sûr, cela ne peut être fait que théoriquement.

C'est ce qu'ils ont fait à l'Ecole Polytechnique de Mondragon et, à travers un logiciel, ils ont converti ces routes en visions en utilisant les équations de la trajectoire du pendule.

Si la vitesse angulaire de la Terre était 1000 fois plus grande, c'est-à-dire si au lieu de faire un tour toute la journée (86.400 secondes) en 86.4 secondes, les trajectoires du pendule de Foucault (Foucault´en Izarra) seraient celles qui apparaissent.

Avec cette vitesse angulaire res = 1,3 m et a = 47ºDans le cas
du pendule de Foucault (un retour en 24 heures) r = 1,3 mm et a = 0,047º, pour qu'ils soient extrêmement petits.

Pour terminer, je ne veux pas manquer de commenter ce que dit l'ingénieur Francisco Javier Mora Mas dans son article sur le pendule de Foucault, dans la revue DYNA, de mars 1996.

Entre autres choses étonnantes et curieuses dit:

w (PF) = w (PD) x cos(a)

w (PF) = vitesse angulaire de rotation du pendule de Foucault.

La vitesse de déviation angulaire d'est en ouest passe par les points A1, A2, A3 du point de départ A dans la figure 2.

w (PD), vitesse angulaire du plan dynamique.

C'est un plan dynamique formé par la verticale et le Soleil.

a = Hauteur du Soleil sur le plan horizontal.

Comme nous le savons, en Équateur, la trajectoire du pendule de Foucault est un plan fixe, c'est-à-dire que rien ne dévie du diamètre fixe.

Cependant, avec cette formule, à l'équinoxe de printemps, par exemple a et w (PD), ils ne sont pas nuls, de sorte que la vitesse angulaire de rotation du pendule ne serait pas nulle. Il est évident qu'avec ce simple exemple, la formule qui est extraite sous le chapeau est totalement incorrecte.