Le pendule de Foucault - Référentiel en rotation - Pseudo forces

Thèmes abordés

Pendule de Foucault, référentiel en rotation, pseudo forces, plateforme en rotation, forces d’inertie, rotation de notre planète, force centrifuge, principes physiques, rotation du pendule de Foucault, force de Coriolis

Résumé du document

Nous sommes constamment soumis à des forces d'inertie plus ou moins conséquentes comme sur Terre, dans les manèges ou en voiture. L'objectif des différentes expériences est d'étudier les forces d'entraînements et de Coriolis dans un référentiel en rotation non galiléen. Le pendule de Foucault est l'une des premières expériences ayant permis de montrer que la Terre était ronde et tournait sur elle-même. La rotation du pendule de Foucault dépend des forces d'inertie de la Terre et plus précisément de la force de Coriolis. Nous allons dans une première partie nous intéresser à la force de Coriolis et son impact sur le pendule de Foucault.

Extraits

[...] Ces vitesses sont des vitesses angulaires elles sont donc liées à la période, et on peut réécrire l'équation 14 : Avec T0 = 26 h 56 min 4 s le jour sidéral et T la période du plan d'oscillation. Donc pour nous sur Terre on a l'impression que c'est le plan d'oscillation qui tourne alors qu'en réalité c'est le sol sous le pendule qui tourne. On peut donc assimiler cette rotation à une force fictive appelée force de Coriolis. Notre expérience du pendule de Foucault L'objectif de notre expérience était de déterminer la latitude de notre salle de TP pour ce faire nous disposions d'un pendule de Foucault positionné au-dessus d'un rapporteur fixe par rapport au sol. [...]

[...] Le pendule de Foucault - Référentiel en rotation - Pseudo forces Nous sommes constamment soumis à des forces d'inertie plus ou moins conséquentes comme sur Terre, dans les manèges ou en voiture. L'objectif des différentes expériences est d'étudier les forces d'entraînements et de Coriolis dans un référentiel en rotation non galiléen. Le pendule de Foucault est l'une des premières expériences ayant permis de montrer que la Terre était ronde et tournait sur elle-même. La rotation du pendule de Foucault dépend des forces d'inertie de la Terre et plus précisément de la force de Coriolis. [...]

[...] Le laser permettait de projeter l'ombre du fil du pendule sur un petit écran. On prenait la mesure de l'angle affiché sur le rapporteur lorsque l'ombre du pendule et le trait du milieu étaient alignés. Nous avons à 13 h 44 pris une première mesure et obtenu un angle de α0 = ◦. Ensuite près de 3 h plus tard à 16 h 45 nous avons effectué notre 2d mesure et avons obtenu un angle de α1 = 211 1◦. [...]

[...] Théorie du pendule de Foucault Tout d'abord, nous allons considérer que la Terre est une sphère et qu'elle effectue un tour en 23 h 56 min 4 s. La Terre n'est donc pas un référentiel galiléen, car un objet situé à sa surface n'est ni au repos ni en mouvement rectiligne uniforme. Il décrit une cycloïde (car en plus de tourner à la surface de la Terre, la Terre elle orbite autour du soleil). On supposera que la Terre est un référentiel géocentrique. On a donc un pendule oscillant entre deux points A et B à la surface de la Terre. [...]

[...] Théorie Dans cette expérience, on considère que le référentiel de la plateforme est un référentiel non galiléen, car il est en rotation dans le référentiel de la terre supposé galiléen, car les mesures se feront sur une très courte durée et on considère que sur cette durée la terre ne tournera pas énormément. Dans ce référentiel, le chariot est soumis à des forces d'inertie centrifuges. On considère que lorsque le chariot est immobile par rapport à la plateforme sa vitesse angulaire est constante. [...]