Le Compendium

Gyroscope

Le gyroscope est composé d'une toupie métallique relativement lourde enfermée dans une cage servant de support et de protection. Les extrémités coniques de l'axe de la toupie sont libres de tourner dans les cuvettes ménagées à l'extrémité de deux vis en laiton solidaires de la cage.  

Pour lancer le gyroscope, on commence par entourer un fil souple et solide autour de son axe.

En tirant fermement sur le fil, qui en fin de course se désolidarise de l'ensemble, on imprime à la toupie un mouvement circulaire rapide.

Si on conserve le gyroscope "lancé" en le tenant par les deux petites sphères qui terminent les vis en laiton, on constate une résistance aux changements d'orientation qu'on lui imprime manuellement.

On peut aussi poser l'appareil en rotation, par l'une des têtes sphériques,  sur une surface plane et suivre ses évolutions. C'est le cas sur la photographie de gauche,

En première approximation, on admet que c'est le moment cinétique de la toupie - grandeur dépendant de son poids et de sa vitesse de rotation - qui est à l'origine des comportements qui ne sont pas sans nous surprendre. C'est cet effet gyroscopique qui explique l'équilibre d'un cerceau lancé sur le sol ou d'un vélo dont les roues tournent assez vite.

Sur notre modèle, la tête sphérique de l'une des vis comporte une fente qui permet de poser le gyroscope sur un fil tendu :

Sur les deux photographies qui suivent, le gyroscope en rotation est simplement posé, par l'une de ses vis à tête sphérique, à l'intérieur et sur la partie basse de la boucle d'un fil : contrairement à toute attente, il ne tombe pas et son axe conserve la même inclinaison en tournant lentement autour du fil : c'est le phénomène de précession.

Les propriétés du gyroscope sont mises à profit dans de nombreuses circonstances  nécessitant  le maintien de la position axiale d'un objet ou d'un dispositif. Le gyroscope est utilisé, par exemple, dans la construction des pilotes automatiques et des compas gyroscopiques. Il est présent, aujourd'hui, dans le support de certaines caméras "de poing" qu'il permet de stabiliser.

Le gyroscope, sous une forme plus élaborée que celle de notre modèle, à été imaginé en 1852 par J.-B.-L. FOUCAULT, physicien français, afin de mettre en évidence le mouvement de rotation de la Terre. On lui devait déjà la fameuse expérience du pendule suspendu sous la coupole du Panthéon en 1851, réalisée pour le même objet.

Une autre page du Compendium présente un jouet identique accompagné de son mode d'emploi et d'une de ses nombreuses applications, le jeu de diabolo : "GYROSCOPE et DIABOLO" (dans la section Mécanique)

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