PENDULE

Pour vérifier la deuxième loi, on fait osciller un même pendule de manière que l’amplitude de ses oscillations soit d’abord égale à qr, puis ensuite à pn (fig. 37), et, dans les deux cas, le nombre des oscillations par minute est le même, ce qui montre bien que la durée des oscillations est indépendante de leur amplitude; toutefois, cette loi n’est exacte que pour des amplitudes de quelques degrés seulement, c’est-à-dire très-petites.

Cette propriété que la durée des petites oscillations est toujours la même, quoique leur amplitude soit un peu plus ou un peu moins grande, se désigne sous le nom A' isochronisme du pendule, de deux mots grecs qui signifient temps égal , et les oscillations qui s’effectuent ainsi en temps égaux sont dites isochrones. C’est Galilée, illustre physicien et astronome italien, qui, le premier, vers la fin du xvi* siècle, découvrit l’isochronisme des petites oscillations du pendule. On rapporte que, fort jeuue encore, il fit cette découverte en observant les mouvements d’une lampe suspendue Fig. 37. — isochronisme. ^ la voûte de la cathédrale de Pise.

55. Applications de* lois précédentes. — |“ L’isochronisme des oscillations du pendule l'a fait appliquer comme régulateur aux horloges. C’est Iluyhens, physicien hollandais, qui, le premier, fit cette application, en 1557. La figure 38 représente le mécanisme à l’aide duquel le pendule sert à régler le mouvement des pendules ordinaires. Le moteur de ces dernières est, comme on sait-, un ressort qui s’enroule en spirale quand on les monte avec une clef, et qui, en se déroulant ensuite lentement, fait marcher toutes les pièces pendant quinze ou vingt jours. Or, on conçoit que sans un obstacle qui s’oppose à la détente du ressort, celui-ci se déroulerait avec une grande vitesse et ne pourrait dès lors être utilisé pour entretenir le mouvement. Il s’agit donc, tout en laissant le ressort agir comme moteur, de ne lui permettre de se dérouler que lentement et surtout uniformément. Pour cela, on fait dépendre tout le mouvement d’horlogerie d’une roue R qu’on nomme roue de rencontre , et qui dépend elle-même du pendule T.

PKSANTKl H.

A cet effet, celui-ci, en oscillant, transmet son mouvement à une fourchette A, à laquelle est adaptée une tige B, mobile à son extré-

Fig. 38. — Pendille avec échappement à ancre.

mité supérieure autour d’un axe horizontal O. A ce même axe est fixée une pièce mn, qu’on nomme échappement à ancre , et qui se termine, à ses deux bouts, par deux palettes m et n, destinées à engrener dans les dents de la roue R. Celle-ci tendant k tourner dans le sens marqué par la flèche, on voit qu’une de ses dents butte contre la palette m, ce qui arrête non-seulement le mouvement de la roue R, mais celui de toutes les pièces de la pendule. Or, le pendule T oscillant de droite k gauche, la palette m est soulevée et la roue tourne, mais seulement d’une dent, car la palette n, en s’inclinant, vient k son tour butter contre une dent et arrêter de nouveau la roue. Le pendule revenant maintenant de gauche k droite, la palette n lâche la dent qu elle retenait, et c’est l’autre palette qui vient arrêter encore la roue de rencontre, et ainsi de suite, en sorte qu’à chaque oscillation cette roue avance d’une dent seulement. Or, ces oscillations se faisant toutes en temps égaux, il en résulte que la roue de rencontre et, parsuite, tout le mouvement d’horlogerie marchent et s’arrêtent successivement k des intervalles de temps rigoureusement égaux, et indiquent , dès lors des divisions égales du temps.

11 découle de ce qui précède que pour régler une horloge, quand

elle avance ou retarde, il suffit d’allonger ou de raccourcir le pen-

PËNUUl.Ë.

dule qui lui sert de régulateur. Pour cela, la'lentille L n’est pas fixée à la tige, mais peut glisser dans le sens de sa longueur en s’élevant ou s’abaissant à l’aide d’une vis r, suivant qu’on tourne celle-ci dans un sens ou dans l’autre. Si l’horloge retarde, c’est que le pendule oscille trop lentement, et, par conséquent, est trop long; il faut donc le raccourcir, ce qui se fait en remontant la lentille; on l’abaisse, au contraire, quand l’horloge avance. Dans les pendules ordinaires, on allonge ou raccourcit aussi le pendule lorsqu’il s’agit de les retarder ou de les avancer, mais cet allongement ou ce raccourcissement se fait à l’extrémite supérieure du pendule en faisant varier la portion oscillante de la lame a, à l’aide d’une pièce mobile qui pince cette lame et qu'on peut élever ou abaisser à volonté. Cette pièce n’est pas figurée dans notre dessin.

2° D’après la relation que la quatrième loi des oscillations du pendule établit entre la durée de ses oscillations et l’intensité de la pesanteur, le pendule a encore servi à mesurer l’intensité de la pesanteur sur les différents points du globe, et à constater qu’elle va en croissant de l’équateur au pôle. Le même instrument a permis de calculer avec précision la vitesse qu’acquièrent les corps en tombant dans le vide, vitesse qui, au bout d’une seconde de chute, à Paris, est de 9", 8088.

3° Enfin, un des plus célèbres physiciens de notre époque. M. Léon Foucault, a fait, il y a un petit nombre d’années, une remarquable application du pendule à la démonstration expérimentale du mouvement diurne de la terre autour de son axe. La théorie de cette expérience ne peut être comprise sans des connaissances assez élevées en mécanique; mais M. Froment, non moins habile comme physicien que comme constructeur d’instruments de précision, a imaginé récemment un petit appareil qui rend la belle expérience de M. Foucault accessible à tous. Cependant, il faut voir marcher cet appareil, une description serait encore obscure.

56. Métronome. — Le métronome est encore une application de l’isochronisme des oscillations du pendule. On sait que cet appareil n’est autre chose qu’un petit pendule dont se servent les personnes qui étudient la musique pour marquer la vitesse des morceaux qu’elles exécutent; mais comme cette vitesse varie avec les différentes pièces de musique, il importe de pouvoir varier la du-

PESANTEUR

rée îles oscillations. Pour cela, le pendule étant terminé par une boule de plomb B ( fig. 39 ), et oscillant autour d’un axe o, la tige, (pii se prolonge au-dessus de cet axe, est chargée, à sa partie supérieure, d’un poids A, qui peut glisser à frottement doux le long

de la lige, et s’élever plus ou moins. Or, ce poids contrarie évidemment les oscillations de la boule B, car lorsque celle-ci tend à osciller, [>ar exemple, de droite à gauche, le poids tend à osciller en sens contraire, et cette résistance qu’il présente au mouvement de la boule est d'autant plus grande qu’il agit sur un plus grand bras de levier A o. Par suite, plus on relève le poids A, plus les oscillations du métronome sont lentes.

A la partie inférieure de l’instrument est un mouvement d'horlogerie qui fait marcher une roue de rencontre avec assez de force pour qu’à chaque oscillation du pendule, une dent frappe fortement sur uno palette fixée à l’axe o, d’où résulte un choc régulier qui donne la mesure. Enfin, en avant de la boite qui contient tout le mécanisme, est une échelle portant des numéros qui indiquent à quelle hauteur il faut placer le poids pour obtenir, par minute, un nombre d’oscillations déterminé. Dans le dessin, le poids est à la hauteur du nombre 92, ce qui indique quo le pendule fait 92 oscillations par minute.

Fig. 39. — Métronome.