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Le Pendule de Foucault

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Animation Flash
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Manipulons la figure...

La démonstration célèbre de Jean Bernard Léon Foucault (1851) est illustrée par cette animation.

Le Pendule de Foucault est un pendule simple de grandes dimensions, dont l'oscillation, observée sur une longue durée, montre les effets de la rotation de la Terre, et donc, le caractère non-galiléen du référentiel terrestre. On constate une rotation du "plan" d'oscillation du pendule, avec une période qui dépend de la latitude du lieu d'observation. On démontre en effet que T=TT/sin(l), où TT est la période sidérale de la Terre (86164 s) et l la latitude (algébrique) du lieu.

Pour comprendre le phénomène, voir cette animation d'un pendule sur un plateau tournant, et aussi l'effet de la "force" d'inertie de Coriolis sur un mouvement horizontal. On peut y voir que la composante horizontale de la force de Coriolis (celle qui modifie le mouvement du pendule) est dûe à la composante verticale du vecteur rotation de la Terre : Wv = W sin(l), et est donc liée à la latitude du lieu.

L'expérience est spectaculaire lorsque la période propre du pendule est grande, car alors à chaque oscillation la rotation du plan d'oscillation est "visible". C'est pourquoi la longueur du pendule doit être grande (le pendule réalisé par Foucault a une longueur de 67 mètres).

Manipulation

Les paramètres modifiables sur cette animation sont la latitude du lieu (agir sur le petit pendule placé au voisinage de la Terre), et la position initiale de la boule du pendule (bouger le point rouge).

Deux boutons permettent, l'un de figer l'animation, et l'autre de la réinitialiser.

Le quotient w/w0 indique le rapport entre la vitesse angulaire de la Terre et la pulsation propre du pendule. Il vaut ici 0,04, mais dans l'expérience de Foucault il est de l'ordre de 0,0002. Cette valeur a été choisie afin de visualiser plus "rapidement" le phénomène : il n'y a pas besoin de beaucoup d'oscillations pour mesurer l'angle de rotation au bout d'une heure !

 

Voir aussi cette très belle animation, dédiée à Jean Bernard Léon Foucault.