Le pendule de Foucault

Le pendule de Foucault

Peut-être que ce nom ne vous dit rien, et pourtant il pourrait être LA preuve à claquer dans le nez des platistes qui ne comprenent rien à ce que vous leur expliquer. Le plus célèbre pendule de France, j’ai nommé le pendule de Foucault.

Futura Sciences
Histoire de pendule(s)

Inauguré en 1851 par Léon Foucault au Panthéon de Paris, cette expérience n’était pas une première dans la découverte de la rotation de la Terre. Ca, on le savait déjà depuis quelques décennies grâce à Galilée. En revanche, Foucault a mis sur pied la première expérience qui nous permettait de voir sur Terre la rotation de cette dernière.

Le pendule est en réalité des pendules. Au fil de l’histoire, trois pendules se sont succédés. Le premier, conçu par Gustave Froment et Léon Foucault, était composé d’une sphère de 38 centimètres en plomb et laiton. Cette masse de 28 kilogrammes était suspendue au plafond du Panthéon par un fil d’acier de 67 mètres de long. Le second fut suspendu par Camille Flammarion en 1902 et a subi un petit régime comparé au précédent : une sphère de 20 kilogrammes et un fil de seulement 40 mètres. Et enfin le troisième, datant de 1996 et conçu par Jacques Foiret (qui ne l’a pas foiré lol), est presque identique au premier.

Paul-Gustave Froment | Microscopist
Léon Foucault | Larousse
Camille Flammarion | France Culture

En plus d’avoir été trois, les pendules ont été décrochés de nombreuses fois ! Accroché une première fois sur demande deNapoléon Bonaparte qui était féru de sciences, le premier pendule fut décroché la même année suite au coup d’Etat du 2 décembre, visiblement religieux (mais j’y connais rien). Le second pendule fait son entrée en scène 51 ans plus tard (en 1902 donc) grâce à Camille Flammarion, fondateur de la Société Astronomique de France. Mais malgré un succès non négligeable, ce pendule va de nouveau être retiré au bout d’un an. En 1996, on décide de garder précieusement de côté le pendule conçu par Froment et Foucault et on place dans le Panthéon le troisième pendule. Il restera jusqu’en 2013, début des travaux sur les parties hautes du Panthéon. Mais hauts les coeurs ! Cette année, le monument reçoit de nouveau son partenaire funambule pour le plaisir des visiteurs !

Mais comment que ça marche ?

Le principe est simple : on suspend une masse qu’on fait osciller (oui, c’est un pendule). En dessous de ce dernier, un disque en bois délimite l’espace d’oscillation sur lequel on ajoutait également un anneau de sable, remplacé aujourd’hui par des petites quilles. Au fur et à mesure de son oscillation, le pendule va faire tomber une par une les quilles, montrant que le pendule tourne en même temps qu’il oscille. Vraiment ?

En réalité, ce n’est pas le pendule qui tourne mais nous. Je ne vous l’apprends pas (normalement) mais la Terre est ronde et tourne sur elle-même à une vitesse de 1100 km/h à notre latitude parisienne. Si la Terre tourne, tout ce qui est dessus tourne avec elle : nous, le Panthéon, le disque, les quilles.. mais pas le pendule. En faisant l’expérience avec un plus petit pendule, on remarque que si le pendule oscille et qu’on fait tourner son support sur lui-même, l’axe d’oscillation ne change jamais.

Wikipédia

Imaginez que le pendule oscille au pôle Nord dans la direction Nord-Sud à un instant t, et vous le regardez en étant dans l’axe d’oscillation. Lorsque la Terre aura tourné de 90 degrés, l’axe d’oscillation du pendule n’aura pas changé mais vous vous serez déplacé avec la Terre. Vous n’observerez alors plus le pendule en étant dans son axe, mais en étant perpendiculaire à ce dernier. Et ainsi de suite pour faire un tour en 24h.

Mais si vous faites la mesure à Paris, vous verrez que le pendule semble faire un tour en environ 32h et pas 24. Parce qu’on oublie un détail. L’axe vertical du pendule, qui se confond avec la normale locale (l’axe perpendiculaire à un point donné de la surface terrestre) bouge avec la Terre ! Cette différence semble minuscule, pourtant elle semble expliquer à elle seule l’écart de durée entre Paris et le pôle Nord. Et noter qu’à l’équateur, le pendule ne semble pas du tout tourner.. Vous voulez plus d’explications ? C’EST PARTI !

Les démonstrations les plus parlantes

Explication visuelle : IDF1

Explication mathématique : www.science.lu

Je ne savais pas comment mieux expliquer qu’eux, et je ne voulais pas vous laisser sans explication plus détaillée. Et je vous connais, vous n’iriez pas regarder dans les sources.. Donc prenez votre souris, chauffez votre doigt et cliquez sur les liens pour aller voir ça.

En résumé, le pendule montre la rotation de la Terre justement parce qu’il NE TOURNE PAS avec nous.. Mais comme nous on n’a pas l’impression de bouger, on se représente que c’est le pendule qui bouge. Comme quand on est en voiture et qu’on a l’impression que c’est le reste qui bouge autour de la voiture. Et si la durée change en fonction de la latitude, c’est parce que l’axe vertical du lieu bouge aussi et que le pendule doit passer par cet axe vertical.

Et maintenant que vous avez lu la démo mathématique (MEGA LUL), n’hésitez pas à faire l’expérience chez vous, avec un pendule DIY et à m’envoyer vos résultats ! Des bisous !

Sources :

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