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...