Technologie

 

Caractéristiques générales de notre pendule de Foucault 

                               . longueur du pendule : L = 20,9 m ;

                               . amplitude des oscillations : A = 1 m, soit 2 m de course ; ainsi A << L ;

                               . latitude du lieu : 49,5 °.

On en déduit la période (temps pour faire un aller-retour) des oscillations :

   

                      où g est l’accélération de pesanteur, soit 9,81 m/s² ;

  soit   T = 9,17 s

 

Solutions technologiques

                . câble de suspension : monobrin de 1 mm de diamètre en acier ressort ;

                . objet suspendu : sphère en partie creuse et lestée de plomb ; diamètre extérieur : 20 cm ; masse : 20 kg

   

       

 

    . accrochage : en partie haute, le câble est serré dans un mandrin et passe dans un orifice ajusté situé quelques centimètres en dessous du mandrin. Le tout compose un sous-ensemble fixé sur une plaque dont on peut régler l’horizontalité. Cette plaque est fixée sur une poutre treillis en appui sur la structure de toit de la bibliothèque. 

               

             

                               

                          . entretien des oscillations : la résistance de l’air a tendance à réduire progressivement l’amplitude des oscillations. Pour maintenir l’amplitude à une valeur donnée (pour nous 1 m) nous utilisons un système d’entretien électromagnétique. Ce dernier est- constitué d’une bobine électrique placée dans la table à la verticale du point d’accrochage du câble. Elle génère un champ magnétique vertical orienté selon la polarité de la tension d’alimentation.

     

      

Un aimant annulaire est placé sous la masse suspendue. Un laser infrarouge est embarqué dans la boule. Un capteur infrarouge est placé au centre de la bobine.

       

Un système électronique pilote l’ensemble. Le passage au centre de la boule est repéré par le signal du capteur impacté par le faisceau laser ; une temporisation est lancée au bout de laquelle la bobine est alimentée de façon à attirer l’aimant vers le centre. A ce même passage au centre la polarité de la bobine est inversée induisant une répulsion de l’aimant. Ainsi sur un aller, la boule est attirée vers le centre puis est repoussée ; de même au retour. Donc, régulièrement, quatre fois par aller-retour, une faible force est exercée sur la boule. L’intensité de cette force est fonction de la valeur de la tension d’alimentation que l’on règle pour obtenir l’amplitude d’oscillation voulue.

 

               . visualisation de la rotation du plan des oscillations : lors de son expérience en 1851, Léon Foucault montrait cette rotation par l’écrêtage d’un petit tas de sable placé sur une couronne périphérique par une pointe fixée sous la boule.     

Bien que très poétique et spectaculaire cette solution est inenvisageable si l’on souhaite un fonctionnement permanent et en autonomie totale. Pour ces raisons et notre contrainte esthétique de masquer les moyens techniques, nous avons opté pour une visualisation optique. Cette dernière est constituée d’une série de 360 LEDS, une par degré d’angle, placées en périphérie de la table sous un plateau en plexiglas. Ces LEDS sont progressivement allumées lorsque le faisceau du laser infrarouge embarqué dans la boule active un capteur optique infrarouge placé sur la même carte électronique et devant  chaque LED.

                       

Cette électronique permet de gérer l’intensité lumineuse de chaque LED, plus le temps passe et plus cette intensité est faible, suggérant ainsi le sens de rotation du plan des oscillations.

         

 

 

 

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