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 la Terre tourne sur elle-même:???

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Fleur

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MessageSujet: la Terre tourne sur elle-même:???   Mar 7 Sep 2010 - 19:15


Prouvez que la Terre tourne sur elle-même:

Le Soleil se lève à l'Est et se
couche à l'Ouest. Les anciens pensaient logiquement qu'il tournait autour de la
Terre, d'Est en Ouest. On a fini par se douter que le mouvement diurne du Soleil
et des étoiles était lié à la rotation de la Terre sur elle-même. Mais
comment le prouver?



La première preuve en a été apportée en 1851 par Léon Foucault. Déjà,
dans sa cave, il s'était aperçu qu'une lourde masse accrochée à un fil
de 2m de long (un pendule) oscillait dans un plan, qui tournait au cours
de la journée. La démonstration fût magnifiquement renouvelée au Panthéon,
avec un fil de 67m. La mécanique explique en effet qu'un pendule se
balance dans un plan qui tente de rester fixe par rapport aux étoiles
lointaines. Comment est-ce que cela se traduit sur Terre?






Le plus simple est de construire son pendule au Pôle (!) Là, il lui
sera facile de conserver son plan d'oscillation fixe par rapport aux
étoiles. La Terre tourne sous son axe, comme si de rien n'était. Ce
plan tourne sur lui même en 24h (plutôt 23h56min4s, mais bon...) Pour
l'observateur polaire, il constatera de plus que le plan tourne dans
le sens des aiguilles d'une montre par rapport au sol. Au Pôle sud,
c'est le contraire. Sans compter qu'un igloo est mal adapté à la construction
des pendules.

L'observateur équatorial est considérablement avantagé par la température...
Mais c'est à peu près tout: Le plan d'oscillation veut bien tenter de
suivre les étoiles comme c'est stipulé dans les bouquins de Physique,
mais la boule du pendule devrait se retrouver au bout de 12h au-dessus
de son axe! La gravitation empêche ces fantaisies. Le plan d'oscillation
ne tourne donc pas du tout...


Et si l'on
n'est ni au Pôle ni à l'équateur me direz-vous? Et bien la période de rotation
du plan est quelque part entre 24h et l'infini. Ne vous énervez pas, il y a un
moyen simple de calculer sa période:


l
est tout simplement la latitude de votre lieu
d'expérimentation, T est en heures


Par
exemple, si vous êtes à 45° de latitude, le plan fera un tour en environ 34h. Si
vous le sentez, voici un moyen de
retrouver cette formule
.

Mais
voyons comment expérimenter cela "pour de vrai". Tout d'abord, il faut préciser
que la construction d'un pendule de Foucault capable de fonctionner proprement
pendant plusieurs heures est très délicate. Nous nous proposons ici d'en
réaliser un permettant d'avoir un bon résultat sur environ 1 à 2h de
fonctionnement.



1/ La masse: Une boule de plomb de 1kg. Pour la fabriquer, il
faut se procurer un peu de plomb chez un ferrailleur, ou dans un magasin
d'articles de pêche au calmar géant. Une boule de Noël de la taille
d'une mandarine est percée d'un trou à son sommet, par là où le plomb
fondu sera introduit. La boule est noyée dans le plâtre, sans boucher
le trou du sommet... Une fois le plâtre bien sec, on verse le plomb
liquide avec précaution dans la boule, qui fond un peu, mais reste bien
sphérique, convaincue par le plâtre que c'est dans son intérêt. Quand
c'est solidifié et refroidi, on casse le plâtre, on visse à son sommet
un petit piton, plutôt en laiton pour éviter les forces magnétiques,
mais c'est accessoire. Notre masse est prête.

2/ L'attache du fil: Il faut surtout que celle-ci ne présente
pas de direction privilégiée d'oscillation. Donc, on ne peut pas se
contenter d'un bête clou planté au plafond, ou d'un crochet... En fait,
c'est quand même ce qui est fait ici, mais on a noyé le fil dans une
pâte durcissante de réparation vendue dans les magasins de bricolage.
Cela donne une sorte de tube autour du fil sur quelques centimètres,
toutes les directions d'oscillations sont donc aussi faciles d'accès
pour le fil les unes que les autres. L'aspect n'est pas d'un grand professionalisme,
mais ce n'est pas le but recherché ici...

3/ Support d'accrochage et fil: Il vaut mieux accrocher le fil
à une bonne poutre en bois qu'à une poutrelle métallique: le bois amorti
très bien les vibrations et pas le métal. Le filin est un fil de coton
à canevas ("coton perlé"), il doit bien sûr résister au poids
d'une masse de 1kg... Plus il sera long et plus il aura de chances de
fonctionner. J'ai la chance d'avoir une haute cage d'escalier, ce qui
me donne un pendule de 5m de haut.


Un dernier
conseil, pour le lancement du pendule, attendre patiemment qu'il ne tourne
plus sur lui-même, l'écarter de sa position d'équilibre, l'y maintenir par un
fil à coudre. Quand il n'y a plus de vibrations, on brûle la ficelle, et c'est
parti.
Il peut
être délicat de repérer la position du plan d'oscillation. J'ai procédé par
alignement optique sur une règle verticale qui donne une bonne précision. On
peut avoir facilement des mesures à mieux que 10% de la
théorie.
Voilà,
vous aussi, comme Léon Foucault, invitez les gens à venir "voir la Terre
tourner" chez vous...
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