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Le gyroscope |
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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. |
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En tirant énergiquement sur la fine et solide ficelle enroulée sur l'axe, 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, par exemple sur une surface plane, et suivre ses évolutions. C'est le cas sur la photographie de gauche, |
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La conservation du moment cinétique de la toupie - grandeur dépendant de son poids et de sa vitesse de rotation - est à l'origine des comportements qui ne sont pas sans nous surprendre. C'est cet effet gyroscopique qui est à l'origine de l'équilibre d'un cerceau lancé sur le sol ou d'un vélo dont les roues tournent assez vite. |
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La tête sphérique de l'une des vis comporte généralement une fente qui permet de poser le gyroscope sur un fil tendu : |
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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 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. |
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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 lors de la prise de vues. 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. |
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Une autre page du Compendium présente un jouet identique accompagné de son mode d'emploi et de l'une de ses nombreuses applications, le jeu de diabolo : |
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