L E P E N D U L E D E F O U C A U L T

«Vous êtes invités à venir voir tourner la Terre,

dans

la salle méridienne de l’Observatoire de Paris.»

L’HISTOIRE DU PENDULE

• C’est en ces termes que Léon Foucault avait rédigé le carton

d’invitation qui conviait les personnalités scientifiques de

l’époque à assister à l’expérience de son pendule, le 3 février

1851.

• Son invitation provoqua une grande émotion. Nul ne doutait

que la Terre tournât, mais jamais aucune expérience ne l’avait

prouvée !

• La Terre est ronde. On le sait depuis très longtemps et, avantmême qu'on en fasse le tour et ce grâce à des géomètresgrecs astucieux (ils avaient trouvé le moyen d'en mesurer lepérimètre)

• La Terre tourne d'un tour par jour autour d'un axe qui joint• La Terre tourne d'un tour par jour autour d'un axe qui jointdeux points qu'on appelle les pôles nord et sud.

• Elle tourne également d'un tour par an autour du Soleil, maisni Hipparque ni Ptolémée ne le savaient puisqu'ils pensaientau contraire que c'est le Soleil qui tourne autour de la Terre...Il a fallu attendre Copernic, au seizième siècle, pour qu'oncommence à deviner que c'est bien la Terre qui tourne autourdu Soleil.

• En janvier 1851, Léon Foucault installe dans sa cave un

pendule constitué d'un fil métallique de 2 m le long qui

supporte un lourd poids de 5 kg . Il observe un petit

mouvement du plan d'oscillation du pendule.

• Au mois de février il renouvelle son expérience avec un

pendule de 11 m à l'observatoire de Paris. Les oscillations du

pendule sont plus longues et la déviation est plus visible.

• Louis Napoléon Bonaparte ayant eu connaissance des travaux

de Foucault lui demande de réaliser son expérience dans un

lieu prestigieux, ce sera le Panthéon.

L'expérience eut lieu le 31 mars 1851.

La sphère pesait 28 kg et le fil 67 m de long.

LE FONCTIONNEMENT DU PENDULE

• Suspendue à la voûte du plafond par un fin câble d’acier, une

lourde sphère de métal se balance imperturbablement.

• Le public put constater grâce aux traces laissées dans du

sable. A chaque oscillation, le pendule laissait une marque

dans un tas de sable. Il apparut qu’entre un balancement et le

suivant, la trace se déplaçait de 3 à 4 millimètres. Elle se

déplaçait dans le sens des aiguilles d’une montre à cause de la

rotation de la Terre dans le sens inverse.

• Léon Foucault avait montré que la Terre tournait !

Êtes-vous bien sûr que ce soit le pendule qui ait tourné ?

• La table repose sur le sol ; les observateurs sont immobiles

aussi par rapport à la table. On peut en conclure que c’est le

plan d’oscillation du pendule qui a pivoté de 11° en une

heure. L’illusion est parfaite, mais ce n’est qu’une illusion.

Avec cette expérience, Foucault voulait démontrer que laAvec cette expérience, Foucault voulait démontrer que la

Terre tournait.

• Sans s’en apercevoir, c’est les personnes qui, avec la Terre,

avaient tourné par rapport au pendule.

La preuve !

• Réalisez un petit pendule que vous placerez sur une table et

lancez-le dans une direction donnée. Ensuite, faites tourner

lentement son support en laissant sa base en appui sur la

table. Vous pourrez constater que la direction de son plan

d’oscillation demeure constante, quel que soit l’angle dontd’oscillation demeure constante, quel que soit l’angle dont

vous faites pivoter le support.

Dans quel sens semble tourner le pland’oscillation du pendule de Foucault ?

• Le plan d’oscillation du pendule est fixe dans l’espace ; la Terre

et nous-mêmes tournons par rapport à celui-ci. Nous avons

donc l’impression que le pendule pivote dans un sens de

rotation inverse à celui de la Terre, soit dans le sens des

aiguilles d’une montre.aiguilles d’une montre.

La terre une planète qui tourne

rond• La Terre tourne sur elle-même comme une toupie ou un

ballon de basket évoluant en équilibre sur un doigt.

• Sauf qu’au lieu d’effectuer plusieurs tours par seconde, elle en

accomplit un toutes les 24 heures (environ). C’est la durée de

la journée.la journée.

• Cela ne veut pas dire que la Terre tourne lentement autour de

son axe. Comme sur un manège, celui qui se trouve près e

l’axe (au centre du manège) tourne lentement, alors que celui

qui est le plus éloigné tourne beaucoup plus vite.

Pourquoi on ne ressent pas ce

mouvement ?• Sur la terre la France est à peu près à mi chemin entre l’axe et

le bord : Paris tourne à 1105 km / heure, et les pays situés sur

l’équateur(le point le plus éloigné de l’axe de rotation)

tournent à 1 69 km/heure.

• Si on ne ressent pas ce mouvement, c’est que cette vitesse est

constante, elle ne s’accélère pas ou ne ralentit pas, on n’a pas

conscience du déplacement autour de l’axe.

• Merci on n’a pas ainsi le tournis !!!!

Petite expérience facile à réaliser

dans ton jardin• Choisis un endroit dans ton jardin où te poster avec un repère

(un arbre, un poteau, un clocher…).

• Pose tes pieds sur un carton, dessine l’empreinte de tes pieds

au feutre noir.

• Visualise le soir la position d’une étoile brillante par rapport à• Visualise le soir la position d’une étoile brillante par rapport à

ton repère.

• Dessine un petit croquis

• Reviens une heure après, pose tes pieds sur les empreintes

dessinées pour se trouver au même endroit .

• Regarde ton étoile.

• Fais à nouveau un croquis. Que constateras-tu ?

• En une heure, la Terre a tourné sur elle-même.

• Les étoiles se sont décalées vers l’ouest d’environ 15°.