Synchronisations de 3 pendules de Foucault
Expérience improbable postée en direct….
L’idée de cette expérience était venue en 2002 dans mon atelier en voyant deux pendules de Foucault pendus au même plafond en béton et dont les rotations demeurèrent parfaitement synchrone durant un mois entier. Ils le faisaient peut-être depuis un an sans que je ne le remarque. Cela ne pouvant être le fruit du hasard, quelle était la loi qui les faisait tourner ensemble?
Voici donc une triple expérience de synchronisations des rotations de petits pendules de Foucault oscillant librement contre une même paroi, le but étant de découvrir ce qui allait se passer entre les 5 choix qui s’offraient quand on les lançait initialement dans la même direction:
1) L’anarchie: chacun suit sa voie en ignorant l’autre.
Ou
2) L’amour: ils synchronisent leurs rotations et oscillent toujours sur le même plan parallèle.
Ou
3) La dictature: ils commencent à osciller dans le même plan, puis le plus lourd tue l’autre par phasages et déphasages successifs.
Ou
4) La guerre froide: ils choisissent le plan d’oscillation le plus opposé à l’autre (90° pour 2 pendules, 120° pour 3 pendules) et le maintiennent indéfiniment.
Ou alors…
5) … Autre chose, qu’il va bien falloir découvrir.
Expérience n°1, décembre 2023
Cette expérience ne fut pas aussi pure que je l’aurais désirée car il y avait aussi le miniFoucault qui oscillait en même temps dans la même pièce et les trois pendules testés étaient à peine réglés. Pourquoi diable ne pas mieux les régler avant? Simplement parce qu’il m’aurait fallu un mois par pendule pour le faire proprement et que je n’ai pas trois mois à perdre. Bref.
L’expérience se déroula ainsi, à raison d’une capture vidéo de 15 secondes prise automatiquement chaque heure durant deux semaines:
Test 1: pendule 1 & pendule 3
Test 2: pendule 1 & pendule 2
Test 3: pendule 2 & pendule 3
Le pendule 1 (gauche) pèse environ 10 kg pour une période d’une seconde.
Le pendule 2 (centre) pèse environ 3 kilos pour une période de 0.88 secondes.
Le pendule 3 (droite) pèse environ 6 kg pour une période d’une seconde.
3 Raspberries, 1 Mac, un Siemens Logo comme maître d’orchestre. Les coulisses de l’exploit: un vrai bordel…
Résultat: c’est un peu la guerre froide, les plans de leurs rotations s’éloignant chaque fois le plus loin possible de l’autre avant de stabiliser leurs vitesses de rotation. Le temps est donc venu de faire une vraie expérience, avec deux caméras prenant des photos. Une d’entre elles prend une photo lors de chaque fin de rotation du pendule n°3 et enregistre le temps de révolution inscrit sur l’horloge digitale. L’autre prend une photo longue pose chaque heure, qui permet de voir le sens d’oscillation de chacun des pendules.
Expérience n°2, du 31 décembre au 11 janvier.
3 Janvier: lancement des 3 pendules, tous dans la même direction.
7 janvier: premiers résultats… Le pendule 2 retarde de 30° et le pendule 1 retarde de 55° Ces écarts sont stables depuis 2 jours. Le temps de rotation des 3 pendules est le même pour tous.
8 janvier: fabrication d’un « trirapporteur d’angles » permettant de visualiser les différents angles d’oscillations des 3 pendules en fonction de leur rotation. Pas vraiment l’instrument de mesure que l’on trouve dans le commerce, mais qu’est-ce que c’est pratique!
Fait d’après le dessin suivant:
…et employé de la manière suivante. Sorry Apple, sorry so…
Conclusions au 11 janvier 2024:
Oui, les 3 pendules s’influencent. Ils synchronisent leurs rotations, se décalent un peu et ne quittent plus leurs places respectives. Deux forces infimes (Coriolis et quelques minuscules flexions dans un mur) mais constantes interagissent tandis que d’autres forces bien plus importantes comme les multiples courants d’air dans mon atelier n’ont aucun effet.
Les temps de chaque demi-rotation furent:
14.17 / 14.59 / 14.54 / 14.31 / 14.53 / 14.09 / 15.35 / 14.35 / 14.19 / 15.57 / 15.01 / 16.09 / 14.54
Moralité de l’expérience: ce n’est pas l’anarchie, ni l’amour, ni la dictature, ni la guerre froide, mais plutôt une histoire de vieux couple qui ne se croise jamais.
Décalage du plan de rotation après 10 jours: 61° pour le pendule n°1 et 13° pour le pendule n°2
Expérience N°3: du 11 au 17 janvier, répétition de l’expérience n°2 pour confirmation.
11 janvier: lancement des 3 pendules, tous dans la même direction.
13 décembre: premiers résultats… Le pendule 2 retarde de 14° et le pendule 1 retarde de 27°. On s’achemine vers le même résultat que l’expérience n°2.
15 décembre: Le pendule 2 retarde de 26° et le pendule 1 retarde de 59°.
Les temps de chaque demi-rotation furent:
14.33/ 14.39 / 15.25 / 14.49 / 15.22 / 14.45 / 14.34 / 15.21 / 13.45
Expérience achevée le 27 janvier et appareils de mesures démontés pour pouvoir laisser la place au pendule de Bravais à venir.
