Toupie perpétuelle

[Fanch5629]

Bonjour à tous.

Non, il ne s'agit pas de mouvement perpétuel, mais de ceci, dont je cherche à comprendre le principe de fonctionnement.

D'après l'explication donnée, telle que je la comprends, cette toupie comporterait un volant interne, actionné par un moteur électrique, et tournant en sens contra-rotatif par rapport au volant externe.

La stabilité de la toupie étant conditionnée par le maintien de son moment cinétique global (celui du volant interne + celui du volant externe), il faut donc compenser les frottements d'origine externe (frottement de la pointe sur le support et frottement aérodynamique) par un couple moteur d'origine externe, qui n'existe pas ici.

On peut faire toute la cuisine interne que l'on veut, cela n'y changera rien. En particulier, on peut accélérer progressivement le volant interne pour maintenir la vitesse de rotation du volant externe constante. Cela ne changera cependant pas la diminution du moment cinétique global liée aux frottements externes.

Bref, je ne comprends pas comment cela fonctionne. Si vous avez des idées, cela m'intéresse.

Merci d'avance de vos contributions et bonne après-midi.
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[LPFR]

Bonjour.
La base génère un champ magnétique tournant. Peut-être simplement en tournant un aimant, comme dans les agitateurs magnétiques.
Et la toupie fait le rotor d'un moteur à champ tournant.
Au revoir.

[Jeanpaul]

Je possède une telle toupie, ça s'appelait "top mystery" à l'époque : les anglicistes apprécieront le jeu de mots.
L'astuce est la suivante (pour préciser ce que dit LPFR) : sous la base, il y a un barreau magnétique vertical entouré d'une bobine. La toupie est un aimant orienté NS horizontal.
Il n'y a pas de champ tournant à proprement parler : la bobine fonctionne par bouffées de courant alternatif sous l'effet d'un transistor qui se déclenche quand il détecte un signal dans la bobine (créé par la rotation de la toupie, comme ça la pile ne se décharge pas quand la toupie n'est pas présente et lancée).
Sur la piste, il y a un petit ergot qui empêche la toupie de rester au centre, dans l'axe de la bobine ; ainsi, elle verra un champ magnétique alternatif qui a une composante horizontale. Cette composante peut se décomposer en 2 champs tournants opposés et seule une de ces composantes entraîne la toupie.
Assez génial dans sa simplicité en fait. Si on approche un micro dynamique, on peut entendre les bouffées de champ magnétique alternatif.

[Fanch5629]

Re.

LPFR et Jeanpaul, je vous remercie de vos interventions.

Outre les principes de fonctionnement que vous décrivez, il y en aurait un autre qui ne nécessiterait pas de base spécifique.
En farfouillant sur le net, j'ai trouvé ceci qui détaille la structure interne d'une telle toupie et propose un principe de fonctionnement qui serait basé sur l'existence d'un véritable moteur électrique interne.

J'avoue ne pas comprendre le principe de fonctionnement exposé. Alors, si vous avez quelques minutes pour regarder cela et me dire ce que vous en pensez, ce serait sympa.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Un possible élément de réponse : il y a bien un couple externe quand la toupie n'est pas verticale.

En effet la force vers le haut qui s'exerce sur la pointe n'est pas alignée avec le poids quand la toupie n'est pas exactement verticale.

J'imagine que ce couple peut transférer du moment cinétique entre la toupie et la Terre. Le transfert naturel est bien évidemment le ralentissement de la toupie, mais il est possible que le moteur interne, via sa dissymétrie, amène à une inversion du transfert.

Si cette interprétation est correcte, cela ne marche pas si la toupie est lancée parfaitement verticale et le reste...

(Le couple entre le point de contact et le poids est aussi, si je comprends bien, à l'origine des comportements étranges de l'anagyre ou des toupies tippe-top...)

[Jeanpaul]

En fait ce que je décrivais n'a rien à voir avec ce système : je n'avais pas compris la structure de ce truc-ci, qui est très futé. J'ai l'impression que c'est similaire aux gosses qui se mettent en rotation sur des pieux tournants simplement en bougeant d'avant en arrière.