LE GYROSCOPE

F 7 que l'observation confirme.

L'expérience de Foucault à, d'ailleurs, été répétée sous toutes les latitudes au nord de la Suède, près du pôle, et à Quito, sous l'équateur, en particulier. ‘Toujours le résultat s'est montré conforme à la théorie.

19. Le gyroscope. — Foucault pensa ensuite à une autre expérience, ne nécessitant pas une installation aussi importante que celle du pendule du Panthéon; il voulait faire mieux encore et il fit mieux : il réalisa le gyroscope.

Tout le monde connaît cette petite toupie, tournant entre deux pointes fixées à un systéme de deux cercles, toupie formée d’un anneau de métal lourd auquel on imprime un mouvement de rotation très rapide.

Une fois qu'on lui a communiqué ce mouvement, l'appareil semble défier les lois de l'équilibre par les positions, instables en apparence, qu il peut prendre et conserver tant que persiste son mouvement de rotation : c'est le gyroscope.

On peut se rendre compte d'une façon simple de la fixité du plan de sa rotation. Imaginonsune série de petits pendules, ayant tous la même longueur, portant tous des masses identiques et tournant tous autour du même axe, mais avec cette circonstance, qu'au lieu de décrire, comme un pendule oscillant à l'ordinaire, des arcs de cercle, ils décrivent dans leur mouvement des circonférences entières. Du moment qu'ils oscillent tous dans un plan commun, perpendiculaire à l’axe de rotation, ce plan est invariable.

Or, ce système d'une infinité de petits pendules tournant autour du même axe n'est autre que le gyroscope, anneau de métal animé d'un rapide mouvement de rotation. Si donc on installe un gyroscope dans une suspension « à la Cardan », c'est-à-dire lui permettant de prendre toutes les positions, un microscope, fixé à la Terre et visant un point de cette suspension entrainée par l'instrument, verra ce point cheminer en apparence en sens contraire de la rotation terrestre. Celle-ci se trouve donc démontrée par cette expérience aussi simple que géniale.

Toutes les conclusions que l’on a tirées de l'expérience du pendule s'appliquent à celle du gyroscope : rotation apparente de vingt-quatre heures au pôle, rotation apparente nulle à l'équateur, rotation avec une vitesse apparente intermédiaire en un lieu de latitude intermédiaire.

Ces deux expériences font, pour ainsi dire, toucher du doigt la rotation de la Terre, et celle-ci se trouve être l'un des phénomènes les mieux établis de la nature.

Mais ces expériences ont une portée philosophique considérable ; elles constituent une véritable conquéte de la Physique dans le domaine de l'Astronomie.

Elles permettent, en eflet, de déduire, de l'observation de la vitesse apparente avec laquelle se déplace le plan d'oscillation du pendule ou du gyroscope, la latitude du lieu. Or, la latitude, définie astronomiquement, n'est possible à déterminer, jusqu'ici, qu'à l’aide d'observations du Soleil ou d'étoiles, comme nous aurons l'occasion de le dire plus longuement; mais, à l’aide du gyroscope, on peut la déterminer dans un lieu d'où l'on n'aperçoit même pas le ciel, dans une cave, par exemple, et sans aucune observation astronomique.

Si donc, quelque jour, on réalise un dispositif permettant de faire avec précision l'observation du gyroscope à bord d'un navire, on aura résolu un grand problème, car on aura permis aux marins de déterminer la latitude, même par les temps de brume où les nuages qui recouvrent le ciel empéchent complètement l'observation des astres; et si jamais la navigation

Un GYROSCOPE (jouet).

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sous-marine prend de l'extension, ce sera pour les navigateurs qui voyageront au sein de l'Océan leseul moyen de pouvoir connaître le parallèle terrestre sur lequel se trouve leur navire immergé, à qui son immersion même interdit toute observation astronomique. Cette conclusion a reçu,au cours des dernières années, une application importante sous la forme du compas gyroscopique, dont nous parlons au $ 21 (V. page 18).

20. Expérience du baron Eôtvôs. — Le baron Eotvos, professeur à l'Université de Budapest, a imaginé et réalisé, en 1917, une nouvelle et très remarquable expérience pour démontrer matériellement la rotation de la Terre, expérience basée sur un principe tout à fait diflérent de celui des expériences de Foucault. Voici le schéma de l’appareilemployé par l’illustre physicien hongrois.

Considérons (fig. 24) un fléau de balance A B, reposant, par un couteau d'acier C, sur la partie supérieure d’un support P, auquel un mouvement d'horlogerie H peut imprimer, par l'intermédiaire des roues dentées R et R', une vitesse de rotation d’un tour par minute.

Orientons lé support de façon que le système soit immobile quand le fléau est dans la direction Est-Ouest, et, dans cette position, réglons l'équilibre du fléau à l'aide de deux masses métalliques égales, N,S, suspendues à chaque extrémité.

L'équilibre étant ainsi réglé sur le fléau immobile, em brayons sur le mouvement d'horlogerie ; le tout se met à tourner lentement, et, si la Terre tourne, l'équilibre doit être rompu quand le fléau approche de la direction Nord-Sud.

En eflet, à ce moment, lasphère dirigée vers le nord, N, a une vitesse de rotation u, de même sens que celle de la Terre, V. Sa vitesse totale sera donc V + « et la force centrifuge à laquelle elle est soumise sera proportionnelle au carré de cette vitesse totale, c'est-à-dire (V + u}*. Au contraire, la sphère dirigée vers le sud, S, ayant la même vitesse propre u, mais dirigée en sens contraire de la Terre, aura une vitesse résultante égale à V — u, et la force centrifuge, à laquelle elle sera soumise, proportionnelle au carré de cette vitesse résultant, c'est-à-dire à (V — u)'. La diflérence entre les deux valeurs

(V + u)* et (V — u)' est EE É 4 Vu. Fe À

La répulsion centrifuge de la Terre sera donc plus (@ forte sur la sphère sud N et le fléau s'inclinera du côté sud.

L'inclinaison du fléau est constatée et multipliée par la réflexion d'un rayon lumineux sur un miroir horizontal M,fixéau fléau, et qui renvoie au plafond une tache lumineuse provenant de l’image d'une lampe électrique. Quand le fléau est d'abord immobilisé horizontalement et qu'on fait tourner le support, la tache lumineuse décrit un petit cercle au plafond. Quand, alors, on libère le fléau en lui pet mettant d'osciller, tout en maintenant le mouvement de rotation

Le GYROSCOPE de Léon Foucault

FIG. 24, EOT VOS pour montrer la rotation de la Terre

Principe de l'expérience du baron