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Le pendule de Foucault / novembre 2006 PDF Imprimer Envoyer

A partir du 24 novembre 2006, Hôtel de Région, à Metz

L'EXPOSITION

«Vous êtes invités à venir voir tourner la Terre, dans la salle méridienne de l’Observatoire de Paris.» 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, en février 1851. L’installation du Pendule de Foucault à l’Hôtel de Région à Metz reproduit cette expérience qui fit sensation démontrant la rotation du globe terrestre.

Composé d’une sphère métallique suspendue à un fil d’acier, le Pendule de Foucault, du nom de son inventeur Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868), démontre, en oscillant, la rotation de la Terre sur elle-même, et met en évidence deux forces auxquelles il est soumis : la pesanteur et la force de Coriolis.
Cette expérience garde aujourd’hui encore un caractère saisissant : si nul ne doute que la Terre tourne, aucune autre expérience n’en fait la démonstration comme celle de Foucault. Ce Pendule de Foucault, offert par le Cnam Lorraine et le Musée des arts et métiers, sera présenté à l’Hôtel de Région toute l'année 2007.


LEON FOUCAULT, UN AUTODIDACTE DE GENIE

Léon Foucault
Jean Bernard Léon Foucault, né le 18 septembre 1819 à Paris, est mort jeune, à 48 ans. «Rien dans son enfance n’annonçait qu’il dût être illustre un jour ; il était d’une santé délicate, d’un caractère doux, timide et peu expansif.» Ainsi, le physicien Lissajous, ami intime de Foucault, le décrivait-il.
Le cap du baccalauréat franchi, il s’inscrit à la faculté de médecine, pour renoncer bien vite à cette carrière. Sensible, il a du mal à supporter la vue du sang ! Foucault est tout l’opposé du portrait type du savant de la seconde moitié du XIXe siècle : chirurgien raté, mais talentueux expérimentateur ; physicien dépourvu d’une réelle culture mathématique, mais découvreur incontestable. Cet autodidacte, réfractaire aux études académiques, n’en deviendra pas moins un membre éminent de l’Institut. Expérimentateur de génie, il a laissé sa marque dans les domaines scientifiques les plus en pointe du XIXe siècle.
Nous lui devons, entre autres, un régulateur pour lampe à arc voltaïque, des travaux sur les daguerréotypes et sur l’induction dans les masses métalliques en mouvement, la détermination expérimentale de la vitesse de la lumière. En optique, il apporta des perfectionnements à la construction des télescopes. En mécanique, ses découvertes sont non moins importantes. À la démonstration physique de la rotation de la Terre, il faut ajouter l’invention du gyroscope.


POUR COMPRENDRE LE PENDULE
Le pendule de Foucault
Le principe :
Lorsque le pendule est lancé, il se déplace selon de grandes oscillations, qui s’effectuent dans un plan. Il est toujours orienté dans la même direction dans l’espace.
Quand nous regardons le pendule de Foucault, nous percevons rapidement que celui-ci voit son plan d’oscillation bouger. Il tourne sur la gauche de la ligne qu’il suivait au début de son lancement.
Doit-on en conclure qu’il suit le mouvement de la Terre comme nous le suivons nous-mêmes ? C’est là qu’il faut corriger une « illusion d’optique ».
Elle est la suivante : le pendule n’a pas tourné, il continue à pointer toujours dans la même direction dans l’espace. C’est le plafond auquel il est accroché qui a tourné avec lui. C’est la Terre qui a tourné sous lui.

Le tour du monde en 32 heures :
Quelle est la déviation du pendule par rapport au sol sur 24 heures, soit lorsque la Terre effectue un tour complet autour de son axe ?
Pour le pendule situé au Musée des arts et métiers à Paris, elle est d’environ trois quarts de tour, plus exactement de 270°. Mais cette valeur n’est vraie qu’à la latitude de Paris. En un autre point du globe, elle sera différente. Cet angle de déviation augmente avec la latitude, c’est-à-dire la distance à laquelle se situe le pendule par rapport à l’équateur.
Ainsi, un pendule placé à l’équateur n’indique, lorsque la Terre tourne, aucune variation de son plan d’oscillation par rapport au sol. En revanche, un pendule situé au pôle effectue un tour complet en 24 heures.
La valeur de cet angle A peut être calculée précisément en appliquant la loi des sinus  : A = 360° x sin (angle de la latitude).
A Metz, où la latitude est de 49°05’, on a : A = 360° x sin 49°05’ = 272°.


CE QU'EN A DIT LA PRESSE

« Lependule de Foucault se compose d'une sphère métallique suspendue à unfil d'acier. En oscillant, il démontre pour faire simple la rotation dela terre sur elle-même. Il devrait intéresser le public dans samagistrale démonstration. »

Le Républicain Lorrain, 25/11/2006