Le premier gyroscope a été inventé par Jean Bernard Leon Foucault en 1852. Foucault a expérimenté avec des volants d’inertie. Il a découvert qu’il était difficile de les incliner ou de les déplacer. C’est pourquoi, aujourd’hui, les gyroscopes sont utilisés dans tout, des engins spatiaux aux systèmes de jeu portatifs. La roue magnétique de gyroscope est également commercialisée sous la forme d’un tourbillon de rails ou, plus populairement, sous le nom de Whee-Lo. Ce jouet combine à la fois les propriétés des aimants et les propriétés des gyroscopes.
Placez la roue sur les rails et faites-la basculer pour commencer à faire tourner la roue. Basculez les rails à plusieurs reprises pour augmenter la vitesse de la roue.
Lorsque la roue tourne, essayez de tourner le poignet. Voyez comme il est facile de tourner les rails pendant que la roue tourne.
Basculez rapidement les rails pour forcer la roue à aller encore plus vite. Maintenant, essayez d’incliner votre poignet. C’est plus dur ?
Expliquez que la différence est l’inertie de rotation. Lorsqu’une roue tourne, elle reste dans un seul plan et est difficile à faire basculer. L’inertie de rotation est la raison pour laquelle il est presque impossible de s’équilibrer sur une bicyclette à deux roues quand elle est immobile. Mais lorsque les roues tournent, le vélo reste facilement debout.
Utilisez la gravité pour faire démarrer la roue du gyroscope. Inclinez les rails pour augmenter la vitesse. Pourquoi la roue reste-t-elle sur la piste ?
Tenez les rails immobiles et attendez que la roue ralentisse. Regardez où il s’envole enfin hors de la piste.
Répétez l’expérience et notez où la roue s’envole à chaque fois.
La roue reste sur la piste à cause des aimants sur l’axe de la roue. Ils sont assez forts pour maintenir la roue sur la piste lorsque celle-ci se déplace. Mais lorsque la gravité et la friction ralentissent suffisamment la roue pour permettre à la force centripète de surpasser la force magnétique, elle s’envolera des rails sur la courbe extérieure la plus éloignée de la poignée.
Demandez si l’utilisation de ce jouet en apesanteur changerait les résultats. La réponse est : non. La roue se déplacerait toujours le long des rails parce que les aimants fonctionnent en apesanteur. Sans gravité, la roue tournerait plus longtemps. Mais en fin de compte, la friction ralentirait la roue. La force centripète existe également en apesanteur. Ainsi, la roue s’envolerait toujours au même endroit sur les rails.
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