Have Fun With Pendulums

Le pendule de Newton a beau être la plus célèbre démonstration d’un phénomène physique, je ne me suis intéressé à lui que très récemment. Il faut dire que l’observation d’un pendule, ben ça m’intéresse autant que de regarder une pendule. Rien que l’animation juste au dessus: son pouvoir soporifique sur moi est redoutable! J’ai dû la supprimer temporairement de mon billet pour pouvoir le finir…
En gros, sans vous faire un cours de physique, les 5 boules de métal maintenues chacune par 2 fils à un cadre servent à illustrer un des principes découvert par Isaac Newton; à savoir la conservation de la quantité de mouvement et de l’énergie. On soulève une boule pour qu’elle se balance et percute les autres et, oh surprise, elle s’arrête net, transmet son mouvement à toutes les boules, et seule la dernière se met à osciller. Et quand elle retombe, rebelote: des heures d’amusement en perspective!
Saviez-vous cependant que vous pouviez varier les plaisirs? Cette vidéo vous illustrera ainsi tous les tours possibles et envisageables avec un pendule de Newton:

Moi j’avoue, j’étais tout esbaudi, mais c’est pas l’avis de tous les visionneurs de cette vidéo dont un qui a commenté qu’elle était tellement chiante que la caméra s’est endormie… Ah donc faut du spectaculaire pour une démonstration physique digne de ce nom? Heureusement que les Mythbusters sont là pour nous offrir de la surenchère : un pendule en boules de démolition!


Bon c’t’un flop… OK, donc peut être qu’on peut privilégier un autre aspect de l’expérience pour la rendre plus attrayante… Son esthétique par exemple. C’est exactement ce qu’a réalisé Yasutoki Kariya avec son installation Asobi, une version lumineuse du pendule de Newton:


C’est une sorte de pendule d’Edison quoi! En tout cas l’effet est particulièrement poétique à mon goût. Cette fois-ci, je ne me lasse pas de regarder l’animation ci-dessous:

 
Mais la magie du pendule ne s’arrête pas là et l’on peut l’utiliser pour d’autres démonstrations de phénomènes physiques, comme les oscillations harmoniques, tout en conservant le potentiel poétique de l’affaire. Vous êtes dubitatifs? Jugez-plutôt:
Bon sang mais par quelle sorcellerie ces pendules sont-ils mus? Pour mieux comprendre, il faut un peu plus de détails sur le dispositif. Il s’agit d’un assemblage de 15 pendules, chacun suspendus par un fil de longueur différente. Le pendule au fil le plus long, lorsqu’il est soulevé, effectue 51 balancements par minute: c’est sa période d’oscillation. Le suivant, un peu plus court, en effectue, 52. Celui d’après 53, et ainsi de suite jusqu’à arriver au plus court qui effectue 65 oscillations par minute. Du coup, lorsque tous les pendules sont soulevés à même hauteur, ils se désynchronisent rapidement. Leur position relative par rapport aux autres pendules change constamment du fait que chaque pendule possède sa propre période d’oscillation: c’est ce qui crée cette danse si hypnotique. Cependant, dès qu’une minute se sera écoulée après le départ, chaque pendule aura effectué un nombre entier d’oscillations et se retrouvera donc au même point de synchronisation qu’au début: la danse pourra recommencer depuis le début. Sceptique? Et bien comparez donc la position des pendules depuis le départ (27s après le début de la vidéo) et 60 secondes plus tard (1m27 donc). Un autre moment important de la danse est le moment où chaque pendule en est à la moitié de sa course : la moitié des pendules se trouvent à une amplitude exactement opposée à celle de l’autre moitié (57s après le début de la vidéo). Cool non?
Une vue de haut est tout aussi éloquente:


Et on peut aussi faire la même manip avec des billes de billards…


Perso, je suis un peu déçu que personne ne l’ai réalisée avec des boules de bowling… Si la version suivante manque sérieusement de boules de bowling, elle a au moins le mérite d’être particulièrement belle:

Je sens que les plus bricoleurs d’entre vous se sont déjà rués vers leur atelier pour confectionner leur propre dispositif à pendules. Mais que faire lorsque l’on est bricophobe? Et bien à défaut de les esquinter avec un marteau, vous pouvez toujours utiliser vos doigts pour reproduire l’expérience:

… ou, pour les plus zoologues d’entre vous, vous pouvez dompter 15 morses et voir ce que ça donne. Ca marche déjà pas mal avec 4:

… ou encore, pour les amateurs de sensations, vous pouvez inviter 134 copains et vous jeter d’un pont (promis c’est pas une insulte!):

… enfin, quand on s’appelle Reuben Margolin, vous pouvez vous inspirer du concept des oscillations harmoniques et créer des sculptures d’art cinétique fascinantes:

En résumé, on pourra dire que toutes ces vidéos ont permis de remonter les pendules à l’heure... et dans mon estime!

Liens:
Article Laughing Squid
Article Krulwich Wonders
Article Blame it on the Voices
Asobi
Reuben Margolin