Pendule de Foucault
Objet Phare de tous les grands musées mondiaux.
 
De -600 ans à +1600 ans, ce fut la grande question, l'obsession des savants:
La Terre tourne-t-elle?
La Terre est-elle le centre du monde?
 
Avec Copernic, Kepler, Galilée la cause est entendue mais la démonstration reste à faire...
Deux français sont à la base de cette réussite:
Léon Foucault et F. Charron

Léon Foucault
 
Photos et les articles de presse
de l'inauguration du pendule
en 1998.
 
Les petits Bizus "pigent" le pendule.
C'est quoi, le Pendule de Foucault ?
Un long fil, attaché en un point le plus haut possible.
A son extrémité inférieure, une masse la plus lourde possible et c' est tout....

Jamais expérience plus simple n'a suscité autant de curiosité et de difficulté de réalisation, surtout lorsque l'on veut construire un pendule avec un fil de faible longueur.

 
Il y a un peu plus d'un siècle, le physicien français, Léon Foucault construisit un pendule pour démontrer que la terre tournait, mettant ainsi fin à la grande controverse opposant géocentrisme et héliocentrisme.
Tout avait commencé dans sa cave ou le physicien avait placé une fine tringle dans les mâchoires du mandrin d'un tour. Il la mit en vibration à l'aide d'une pichenette sur l'extrémité libre de la tringle. En faisant tourner lentement le mandrin du tour, il constata que la tringle, bien que tournant, continuait à vibrer selon le même plan.
Le pendule est un bel exemple d'inertie. Il ne fait qu'aller et venir et, si vous l'oubliez et que vous revenez au bout de 10 ou 20 minutes, ou plus, vous êtes, non prévenu de sa fonction, tout étonné de ne plus le trouver dans la même position de balancement. Bien qu'il nous semble modifier sa direction de balancement, c'est en fait le plancher qui a tourné (et donc la terre).
 
Au pôle nord, le plancher ferait un tour en 24 heures. A de plus basses latitudes, le plancher s'incline vers l'axe de la terre et n'indique plus qu'une partie de sa rotation. A la latitude de Paris (ou d'Angers) le plancher fait un tour en 32 heures (31 heures 52 minutes). Sur la ligne de l'équateur, aucune déviation n'est observée.
Bref historique
Cette expérience a été imaginée et réalisée pour la première fois, par le physicien Léon Foucault (1819-1868). Celui-ci explique, dans une célèbre communication à l'académie des sciences, qu'il s'est inspiré d'un mémoire de 1837 du mathématicien Poisson dont Coriolis fut l'élève. Dans ce mémoire, Poisson prévoyait la déviation vers l'est, donc dans le sens de la rotation de la Terre, d'un obus tiré vers le Nord, par un canon à longue portée.
La première démonstration publique eut lieu à l'observatoire de Paris en 1851, avec un pendule de 11 mètres. L'invitation a des spectateurs sélectionnés disait:
"Vous êtes invités à être les témoins de la rotation de la Terre, dans le hall sud de l'Observatoire de Paris, demain à deux heures trente."
Quelques mois plus tard, le pendule colossal installé au Panthéon par Foucault et l'ingénieur Froment, était constitué d'un fil de 67 mètres et d'une sphère en laiton de 28 kg. Un autre, plus modeste, construit à l'occasion de l'exposition de 1855, était entretenu à l'aide d'un électroaimant, ce qui est remarquable pour l'époque.
 
C'est ce dernier pendule qui a inspiré l'écrivain Umberto Eco, et qui est exposé au musée national des techniques. L'expérience a été reprise en 1902 par l'astronome Camille Flammarion et l'ingénieur Berget. Le grand pendule de 1851 a de nouveau été présenté au Panthéon au cours de l'hiver 1995-1996.
La période du pendule du Panthéon était d'un peu plus de 16 secondes et l'amplitude de l'oscillation atteignait près de 3 mètres (soit 6 mètres d'une extrémité à l'autre, ce qui bien sûr était très impressionnant. Un cercle gradué, de 18 mètres de circonférence était utilisé pour les mesures. De plus, une pointe, située sous la sphère du pendule, traçait à l'extrémité de chaque oscillation un sillon dans du sable humide. Grâce à cette longue période et au grand débattement du pendule, autorisé par la hauteur du dôme du Panthéon, l'écart entre deux sillons était de plus de 2 m/min. Cet écart était donc très facilement observable et le faible amortissement du pendule permettait, selon la chronique de l'époque de poursuivre les observations durant 5 heures.
Si, par suite d'un mauvais lâcher du pendule, la pointe de celui-ci décrit une trajectoire dont la projection est trop elliptique, l'expérience échoue. Pour éviter cela, la sphère, au début de l'expérience, était maintenue écartée de la verticale par une cordelette de soie. Cette cordelette entourait la sphère au niveau de son centre de gravité et la solidarisait à un pylône. Toutes oscillations résiduelles ayant disparu, la cordelette était brûlée, en grande cérémonie, au moyen d' une bougie. La sphère était ainsi libérée sans se voir imprimer la moindre vitesse transverse au mouvement souhaité. Bien sûr à l'époque, col dur, redingote à queue de pie, et chapeau haut de forme, étaient indispensables pour participer à une telle expérience scientifique, ce qui ne manquait pas de panache. En rêvant du spectacle donné par ces prêtres du "rationalisme triomphant", on ne peut que regretter que toutes ces traditions aient disparu.
 
Cette expérience eut un immense succès populaire et un grand retentissement dans le monde entier où elle fut reproduite, dans de nombreux pays, dès les mois suivants.
Le Professeur Charron et son génial anneau?
Rien n'est plus simple, apparemment que la construction d'un pendule de Foucault mais, quand vous en décidez la construction, vous vous heurtez très rapidement à des difficultés si, comme l'auteur, vous pensez qu'il suffit d'accrocher une boule de pétanque à un fil assez long. Dès la mise en oscillation du pendule, vous constatez que le pendule ne vous obéit pas aussi bien que vous le souhaitez: il peut se mettre à faire des ellipses, à s'arrêter et même parfois à revenir en arrière.
Heureusement, en 1931, à l'université catholique d'Angers, le professeur Charron a l'idée géniale de l'anneau qui porte son nom, connu du monde entier. Près du point de suspension l'anneau entoure le fil. Son diamètre intérieur est calculé pour que le fil vienne heurter l'anneau légèrement en fin d'oscillation. La petite perte d'énergie, due au frottement, suffit pour que, très rapidement, le mouvement elliptique devienne imperceptible à l'oeil. Simple et génial ....
ENTRETIEN AUTOMATIQUE des OSCILLATIONS:
Rien n'est plus fastidieux que de relancer le pendule toutes les heures ou deux heures. Foucault et ses successeurs ont essayé, avec plus ou moins de bonheur, d'entretenir électromagnétiquement la masse du pendule.
Avec l'électronique actuelle cela est devenu beaucoup plus facile. Une petite bobine (solénoïde) détecte le passage du pendule qui comporte à sa base une petite masse magnétique qui reçoit, au moment opportun l'impulsion produite par un électroaimant. Bien conçu et bien réglé, le système réalisé par Monsieur Marillier fonctionne avec une parfaite régularité.
Conclusion:
Le Musée de la Communication , situé à Angers, se devait de remettre à l'honneur deux Français dont un Angevin, le professeur Charron et une expérience appréciée à l'étranger et assez mal connue en France...
Venez donc voir tourner la Terre à Pignerolle.
Nous tenons tout spécialement à remercier Monsieur Marillier de l'université Pierre et Marie Curie qui nous à transmis les plans d'un pendule de Foucault qu'il a lui-même réalisé pour le Palais de la Découverte de Paris.
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