Pendule foucault : fer et aimant

[invitef762841f]

Bonjour,

Imaginons que je réalise un pendule de foucault avec une boule en fer, et un aimant : est ce que le pendule va subir une perturbation non négligeable par l'interaction du champ magnétique terrestre ?

Une petite question supplémentaire (mais moins importante).
Soit un fil disposé à la verticale, de masse nulle, avec un lest au bout du file, de masse m. La masse est en fer par exemple . Quel est la valeur de l'angle minuscule du fil par rapport à la verticale, en raison de l'attraction du champ magnétique terrestre ? Est ce que cela dépend de la latitude ? D'autres paramètres ?
Si je change le lest en fer, par un lest qui est un aimant, est ce que cela change le résultat ?

question supplémentaire : pourquoi Foucault a utilisé du laiton pour son pendule, plutôt que du fer ? A cause du champ magnétique ?

merci
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[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Un champ magnétique uniforme oriente un aimant (comme une boussole).
Mais ne fait rien sur un morceau de matériau ferromagnétique (comme le fer) non magnétisé (aimanté).

Si le champ est assez fort, il peut magnétiser le matériau ferromagnétique.
Si le champ n’est pas uniforme (comme celui autour d’un aimant) alors il oriente des aimants et attire du matériau ferromagnétique.

Le champ magnétique terrestre est uniforme à l’échelle humaine (des dizaines ou centaines de mètres).

Un pendule de Foucault fait en fer, se comportera de la même façon qu’un pendule fait en autre matériau.
Au revoir.

[invitef762841f]

je suis surpris par votre réponse.
vous dites qu'un champ magnétique uniforme n'agit pas sur un morceau de fer. Pourtant, expérimentalement, si j'approche un aimant d'un morceau de fer, le morceau de fer se déplace, car le champ magnétique l'attire, donc il "agit".

Ma question est la suivante :
si j'utilise comme pendule de Foucault un fil avec au bout une boule de fer qui est reliée au fil par un aimant, est ce que mon pendule de Foucault va dévier à cause du champ magnétique terrestre ? (si c'est le cas, mon dispositif expérimental ne sera pas valide )

merci

[invite6dffde4c]

je suis surpris par votre réponse.
vous dites qu'un champ magnétique uniforme n'agit pas sur un morceau de fer. Pourtant, expérimentalement, si j'approche un aimant d'un morceau de fer, le morceau de fer se déplace, car le champ magnétique l'attire, donc il "agit".

Ma question est la suivante :
si j'utilise comme pendule de Foucault un fil avec au bout une boule de fer qui est reliée au fil par un aimant, est ce que mon pendule de Foucault va dévier à cause du champ magnétique terrestre ? (si c'est le cas, mon dispositif expérimental ne sera pas valide )

merci

Re.
Je vous suggère de lire un peu plus attentivement ma réponse.
Vous pouvez me dire aussi où avez-vous trouvé l’aimant qui produit un champ magnétique uniforme.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef762841f]

merci

Considérons maintenant le cas où le lest de mon pendule de Foucault est un aimant.
Est ce qu'il va être dévié par le champ magnétique terrestre ? (ce qui me gênerait pour l'expérience de Foucault)

(j'ai bien lu votre message. Vous avez expliqué que le champ magnétique terrestre oriente l'aimant (donc modification de l'axe, ce qui n'est pas gênant), puis vous avez parlé du cas du matériau ferromagnétique, mais vous n'avez pas dit si le champ magnétique terrestre
*déplace* ou non un aimant.)

En conclusion, est ce que je peux faire un pendule de Foucault avec un aimant ?

merci

[phys4]

Bonjour andersen

vous dites qu'un champ magnétique uniforme n'agit pas sur un morceau de fer. Pourtant, expérimentalement, si j'approche un aimant d'un morceau de fer, le morceau de fer se déplace, car le champ magnétique l'attire, donc il "agit".

L'exemple que vous donnez ici ne correspond pas à votre question : l'aimant peut attirer le morceau de fer parce que le champ de l'aimant n'est pas uniforme.

[invitef762841f]

merci

pour être sûr d'avoir compris (mais peut être que je n'ai pas compris)

si on prend un pendule de foucault pour lequel le lest est un aimant, est ce que l'aimant est dévié par le champ magnétique terrestre ?

(nous avons parlé de la boule de fer auparavant : maintenant je parle de l'aimant utilisé comme lest)

merci

[harmoniciste]

Bonjour
La réponse vous a déjà été donnée deux fois: Un aimant ou tout autre ferraille n'est pas attiré par un champ magnétique quand ce champ est uniforme. C'est le cas du champ terrestre sur des distance aussi faible que votre pendule.

[invitef762841f]

merci

en fait, la réponse n'avait jamais été donnée pour le cas de l'aimant. Il a été donné pour le cas du ferromagnétique : la phrase était ambigüe. C'est pour cela que j'ai reposé la question.
J'ignore pourquoi les gens sont agressifs ici et prennent les gens de haut.. Mais ce n'est pas grave.
Désolé de ne pas avoir votre niveau scientifique.

Quelle est la force physique qui fait intervenir le champ magnétique ? (qu'il soit uniforme ou non uniforme)
(Même avec les équations de Maxwell, je ne vois pas le lien avec une force pour un matériau neutre)

Je n'ai pas appris cette force lorsque j'étais au lycée.

merci

[phys4]

Je suis vraiment désolé de paraitre agressif, j'essaie d'expliquer simplement avec un nombre de mots limité, ce qui peut rendre le discours un peu abrupt. Il n'est pas toujours facile d'imaginer le niveau de connaissances de l'interlocuteur.

Il faut comprendre qu'un aimant a toujours au moins deux pôles.
Le champ exerce des forces opposées sur les deux pôles, et le premier effet effet d'un champ est l'orientation (boussole terrestre)

Si le champ varie rapidement, il exercera une force plus grande sur le pôle tourné vers lui que sur le pôle opposé et il y aura au total une attraction.

A part cela, vous pouvez très bien utiliser un aimant comme masse de votre pendule. On évite, en général ce genre d'utilisation, car s'il y a un morceau de métal ferreux dans le voisinage, il pourra fausser le fonctionnement du pendule de manière difficilement prévisible.

[invitef762841f]

merci pour les explications

le dernier truc qui me chagrine : je cherche une référence (livre, article, etc) avec la formule de la force en fonction du champ magnétique, pour comprendre notamment pourquoi un champ magnétique uniforme ne crée pas de force.

J'ai vu la formule

F=0.5 B^2 x S / mu sur wikipédia aimant permanent

mais je cherche la formule plus générale, qui montre que si le champ est uniforme, aucune force magnétique n'existe.

[phys4]

Cette formule vous donne la force sur un pôle pour un gros aimant au contact.

Il vous faudrait une figure.

Voici une référence
http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_magn%C3%A9tique
vous pouvez aller au paragraphe Dipôle magnétique où vous trouverez votre formule.

[invitef762841f]

merci à tous pour les explications.

je vous donnerai un feedback, lorsque j'aurai réalisé l'expérience, pour vous dire ce que çà a donné. Ca va me prendre du temps en raison du travail, mais je vous dirai.
(je ne suis pas sûr que l'amortissement sera suffisamment faible pour observer l'effet dans un appartement).

[harmoniciste]

...comprendre pourquoi un champ magnétique uniforme ne crée pas de force.

Bonjour,
Phys4 a écrit: "Le champ exerce des forces opposées sur les deux pôles". Par conséquent quand le champ est uniforme, les forces opposées s'annulent.

[invitef762841f]

merci.

Pardon de revenir dès à présent sur le pendule de Foucault. En regardant les forums, j'ai vu qu'il était expliqué que pour avoir un moindre amortissement, il fallait réduire la force de frottement, en réduisant la vitesse du lest, donc en augmentant la longueur du fil.

Cela me semble assez intuitif. Cependant, en formalisant le paragraphe ci-dessus, je trouve l'inverse. Savez-vous où je fais une erreur ?

voici la formulation :
Soit R la longueur du fil, omega la vitesse angulaire, v la vitesse.

la vitesse du lest est : R x omega.

on a omega=sqrt(g/R)

donc la vitesse du lest est v=Rxsqrt(g/R)=sqrt(gR)

-->plus la longueur du fil est grande, plus la vitesse est grande.

Or, le frottement visqueux du lest est f_frottement=k x v

donc plus le fil est grand, plus le frottement visqueux est grand.

Or dans les forums, les gens expliquent que plus le fil est grand, moins il y a de frottement, car la vitesse est plus faible.
Mais je trouve l'inverse.


impossible pour moi de trouver où je me trompe.

merci

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Votre calcul est faux. Vous auriez dû vous apercevoir car il donne une vitesse qui ne dépend pas de l’amplitude d’oscillation. Il donne cette vitesse même pour un pendule à l’arrêt.
Exprimez l’angle en fonction du temps :



Où est l’amplitude d’oscillation.

La vitesse angulaire:



La vitesse linéaire:



En fonction de l’amplitude en longueur Lm de l’arc :



Remplacez maintenant oméga en fonction de la longueur R du fil.
Au revoir.

[Lansberg]

Bonjour,

En conclusion, est ce que je peux faire un pendule de Foucault avec un aimant ?

on peut réaliser un pendule de Foucault avec un aimant (ou plutôt un électro-aimant) pour s'opposer à l'amortissement des oscillations. Cela permet de fabriquer un pendule de taille raisonnable (1m à 2m de hauteur) avec une petite masse oscillante. On doit l'invention à F. Charron (pendule de Foucault à anneau de Charron).

PRINCIPE.JPG

Le principe est très simple : lorsque le fil du pendule entre en contact avec l'anneau dans lequel il passe, cela déclenche l'électro-aimant qui exerce une force de rappel sur la masse de fer du pendule. La réalisation est moins évidente, car il faut pouvoir contrôler le fonctionnement de l'électro-aimant pour maîtriser l'amplitude des oscillations.
Ce pendule a l'avantage de pouvoir fonctionner pendant des heures. La présence de l'anneau empêche l'ovalisation de la trajectoire du pendule (c'est entre autres à cause de cela que Foucault a utilisé un fil très long). Par contre l'anneau est à l'origine d'une légère accélération de la vitesse angulaire du plan d'oscillation du pendule mais c'est un inconvénient mineur si on veut juste voir "tourner la Terre".

[invitef762841f]

bonjour

je ne comprends pas : à partir de :
v=R * theta_m * omega * cos (omega * t)

çà donne :

v=R * theta_m * sqrt(g/*R) * cos (omega * t)

ce qui donne v= A * sqrt(R)

c'est à dire que la vitesse augmente avec R, donc la force de frottement augmente


-->je me trompe où ?

merci

[invitef762841f]

langsberg
merci pour les infos.
je connaissais le système de Charon, mais je souhaite le faire sans dispositif d'entretien, car il pourrait y avoir des biais par ce système.

[invite6dffde4c]

...

-->je me trompe où ?

merci

Re.
Vous vous trompez en ne faisant pas ce que je vous ai dit de faire.
Il faut faire le calcul pour une amplitude (en mètres) d’oscillation donnée.
Vous avez fait le calcul pour un angle (que vous avez maladroitement appelé A) constant.
A+

[invitef762841f]

ah d'accord. Merci je viens de comprendre.

Vous expliquez entre les lignes (sans le dire explicitement : c'est pour cela qu'on discute des heures : parce-que vous expliquez toujours de façon énigmatique) que lorsque l'angle est constant, la longueur de l'arc est plus grand avec un fil plus grand, donc la vitesse est plus grande, mais que si on prend la même longueur de l'arc, c'est à dire donc avec un angle maximum plus faible, alors la vitesse es tplus faible.

D'accord, j'ai compris.
Merci

De façon générale, j'ai l'impression que sur ce forum, la tendance à l'explication est "vous avez mal lu", "relisez", "vous vous êtes trompé" etc

-->peut être que ce serait mieux dans la philosophie que les gens expliquent plutôt que ce genre de remarques, qui engendre un long échange pour pas grand chose..

Si qq dit, 2+2=5, vous, votre philosophie ce serait de réponder "non, c'est faux".
Moi ma philosophie ce serait "non, çà fait 4 parce que ..., etc.".

On a l'impression que vous cherchez à vous faire désirer. Il faut expliquer sans chercher à se faire désirer. C'est ce que je fais pour ma part quand on me pose une question dont j'ai la réponse.

[invite6dffde4c]

ah d'accord. Merci je viens de comprendre.

Vous expliquez entre les lignes (sans le dire explicitement : c'est pour cela qu'on discute des heures : parce-que vous expliquez toujours de façon énigmatique) que lorsque l'angle est constant, la longueur de l'arc est plus grand avec un fil plus grand, donc la vitesse est plus grande, mais que si on prend la même longueur de l'arc, c'est à dire donc avec un angle maximum plus faible, alors la vitesse es tplus faible.

D'accord, j'ai compris.
Merci

De façon générale, j'ai l'impression que sur ce forum, la tendance à l'explication est "vous avez mal lu", "relisez", "vous vous êtes trompé" etc

-->peut être que ce serait mieux dans la philosophie que les gens expliquent plutôt que ce genre de remarques, qui engendre un long échange pour pas grand chose..

Si qq dit, 2+2=5, vous, votre philosophie ce serait de réponder "non, c'est faux".
Moi ma philosophie ce serait "non, çà fait 4 parce que ..., etc.".

On a l'impression que vous cherchez à vous faire désirer. Il faut expliquer sans chercher à se faire désirer. C'est ce que je fais pour ma part quand on me pose une question dont j'ai la réponse.

Re.
Ça va être vite réglé.
Je vous ai ajouté à la liste des personnes auxquelles ne je répond pas.
Ciao.

[stefjm]

On a l'impression que vous cherchez à vous faire désirer. Il faut expliquer sans chercher à se faire désirer. C'est ce que je fais pour ma part quand on me pose une question dont j'ai la réponse.

Il n'y a aucun intérêt à donner une réponse, même avec explications.
C'est bien plus satisfaisant de trouver tout seul comme un grand, avec éventuellement un peu d'aide.

[invitef762841f]

LPFR : à votre guise.
Pour ma part, je réponds toujours, même à vous si à vous si avez une question dont j'ai la réponse. En effet, chacun à son domaine de connaissance/savoir faire, etc. Il n'y a personne dont la connaissance englobe toute celle des autres.

stefjm :
"
Il n'y a aucun intérêt à donner une réponse, même avec explications.
C'est bien plus satisfaisant de trouver tout seul comme un grand, avec éventuellement un peu d'aide.
"

non, car si on suit votre raisonnement, il ne faudrait pas aller à l 'école. Il y a un moment, si on n'a pas la réponse, il est impossible de trouver. Il faut que qq explique. Je suis convaincu que dans votre vie il vous ai arrivé que qq vous explique, sans qui vous n'auriez jamais trouvé.

Bonne journée

[invite6c093f92]

Bonsoir,
Je ne sais plus qui a dit (en gros): Le chemin est aussi, sinon plus important que le but.
C'est ce qu' a fait LPFR (entre autre), alors ça tombe moins tout cuit dans le bec, et expliqué c'est aiguiller pour que la personne comprenne plus "pleinement" le truc, alors ça demande plus d'effort, mais une fois fait, ce n'est plus juste la mémoire qui fonctionne...on acquière le concept, ce qui est plus fondamental, comme dit Stefjm, plus satisfaisant, et c'est je pense la philosophie du forum.
Cordialement,

[invitef762841f]

merci

je suis chercheur cnrs, et je confirme que sans aide de qq qui connaît, il est parfois impossible de sortir d'une impasse.

une aide, c'est pas "non c'est pas çà", "non c'est faux", etc. Une aide, c'est une démarche volontaire, une explication, un peu comme un cours magistral à la fac.
Bien sûr, on pourrait remplacer un cours magistral d'une heure par un prof, qui explique les choses, par une année de recherche par les étudiants. Ca marcherait, mais ce ne serait pas très efficace : la science n'avancerait pas. A un moment, les gens qui savent doivent comprendre qu'il faut être généreux et aider "sans rechigner", sans "se faire désirer", sans "jouer à l'énigme", etc. J'ai eu un prof comme cela (un idiot), il ne répondait jamais aux questions, il disait qu'il fallait chercher, quite à ne jamais trouver. La plupart de ses collègues disent que c'est un type imbus.

mais inutile de se lancer dans un débat sans intérêt, ce n'est pas le sujet de ce thread.

a+ et merci pour les explications sur le pendule de Foucault (il m'a fallu du temps pour réussir à obtenir des réponses non "floues".)

[stefjm]

non, car si on suit votre raisonnement, il ne faudrait pas aller à l 'école. Il y a un moment, si on n'a pas la réponse, il est impossible de trouver. Il faut que qq explique. Je suis convaincu que dans votre vie il vous ai arrivé que qq vous explique, sans qui vous n'auriez jamais trouvé.

MDR, voir PTDR. Parlez donc pour vous mais surtout pas en mon nom et pour moi!

Le but n'est pas de trouver mais de comprendre.

Petit florilège.

L'échec est le fondement de la réussite.

Celui qui excelle ne discute pas,
Il maîtrise sa science et se tait.

Mieux vaut allumer une bougie
Que maudire les ténèbres.

Ceux qui savent ne parlent pas,
Ceux qui parlent ne savent pas.
Le sage enseigne par ses actes,
Non par ses paroles.

La plus grande révélation est le silence.

Ceux qui ne demandent rien
Ont tout.

Bonsoir,
Je ne sais plus qui a dit (en gros): Le chemin est aussi, sinon plus important que le but.

Lao Tseu :
Le but n'est pas seulement le but,
Mais le chemin qui y conduit.

et plus récemment
Erwin_Chargaff
Dans les sciences, le chemin est plus important que le but. Les sciences n'ont pas de fin.