Eh Doc ! Je viens de trouver un site sur le web parlant d'un gyroscope de poche capable de générer des kilos de force - et de mesurer la vitesse de rotation du rotor!

 Le bidule se nomme le Gyroscope Powerball 250 Hz et il y a même une compétition mondiale pour savoir qui peut le propulser le plus vite. Franchement, je n'arrive pas à comprendre comment cela peut fonctionner sans pile ni moteur. Et pour commencer, je ne sais même pas ce qu'est un gyroscope ni comment il fonctionne. Vous pouvez m'expliquer ?

 

Gyroscope ? mmmmm... oui c'est un appareil qui permet de...mmmm... Bon commençons par une définition :

 

 

Toupie, rotation, repère liés aux étoiles... cela ne m'éclaire pas beaucoup. Je ne comprends toujours pas comment un appareil peut générer des kilos de force alors qu'il n'est relié à rien du tout... La définition ne m'a pas beaucoup avancé !

 

 

Je crois qu'il va falloir que nous fassions un petit voyage historique et documenté pour déblayer tout celà ! Accroche ta ceinture et accorde moi ton attention pendant quelques minutes, cela en vaut vraiment la peine !

 

 

C'est parti !!

 

 

 

Le dispositif au coeur du Powerball est un Gyroscope.

 Cette invention ancienne - qui peut évoquer des souvenirs heureux pour les plus âgés d'entre nous- est pourtant utilisée dans la pointe de la technologie d'aujourd'hui. C'est grâce aux gyroscopes que les avions, fusées et -malheureusement- les missiles peuvent naviguer très précisément sans dériver de leur trajectoires. C'est grâce aux gyroscopes que les hélicoptères peuvent se stabiliser, que les satellites peuvent changer d'orientation et c'est encore grâce à eux que l'on compte même vérifier la théorie de la Relativité Générale...Cette année, la sonde Gravity Probe B fera plusieurs expériences avec des gyroscopes, qui vont être utilisés pour mesurer les déformations de l'espace à proximité de la matière !

Parle d'un Gyroscope à l'un de tes parents ou grands-parents, et tu verra alors leurs yeux s'éclairer ! Ils te répondront alors qu'ils possédaient ou avaient joué leur enfance avec une sorte de toupie appelée Gyroscope et semblant défier la gravité !

 

 

A quoi ressemble un Gyroscope et qui l'a inventé  ?

 

 

 

Le Gyroscope Powerball  est le direct descendant du gyroscope traditionnel inventé par le génial physicien français Léon Foucault (1819-1868) il y a 150 ans. Foucault recherchait alors des dispositifs mécaniques permettant de démontrer ou de visualiser la rotation de la Terre.

 

 

J'ai entendu parler de M. Foucault en cours... Il a l'air de s'être intéressé à pas mal de choses comme les "courants de Foucault"...Il devait être une sorte de Mac Gyver !

Mais comment voir la rotation de la Terre ? Nous tournons avec elle et tous les objets qui sont à sa surface aussi ! Le seul moyen de constater sa rotation, c'est de regarder le soleil et les étoiles lointaines, non ?

 

Pas seulement ! Foucault avait remarqué que certains dispositifs semblaient rester "stables" dans l'espace malgré la rotation de la Terre ! Il y eut le fameux "Pendule de Foucault" -qui ressemble comme deux gouttes d'eau à celui du professeur Tournesol- à la différence que ce Pendule pesait plusieurs kilos et était suspendu à la coupole du Panthéon par une vingtaine de mètre de fil.

Lors de son expérience, Foucault s'était rendu compte que le plan dans lequel oscillait le Pendule tournait à 360° sur une période de 24 heures ! La conclusion s'imposait : le pendule réagissait au mouvement de rotation de la Terre sur elle-même. Foucault stupéfia les Parisiens en leur annonçant lors de l'exposition de son expérience "Venez voir la Terre tourner !"

Puis il y eut le Gyroscope (étymologiquement, "ce qui montre la rotation") inventé et nommé par Foucault en 1852. Ce dispositif allait non seulement révéler la rotation de la Terre mais on allait s'apercevoir qu'il restait stable par rapport au Cosmos tout entier et qu'il générait des forces absolument incompréhensibles!

Le Gyroscope consiste tout simplement en un disque ou anneau tournant sur lui même à grande vitesse. Une toupie est un parfait exemple de Gyroscope.

FIG 1 : Gyroscope traditionnel suspendu dans une structure lui permettant d'osciller dans toutes les directions

 

 

 

Ah bon ? Ce n'est que ça ? Je croyais que c'était bien plus compliqué !

 

 

 

Attends un peu ! C'est peut être un objet très simple dans sa conception, mais son comportement est extrêmement difficile à comprendre !

Observe la fig. 1 : au centre de la photo, tu peux voir le gyroscope métallique proprement dit.

 

Ce gyroscope est monté dans une structure à double cardan. Lorsque le gyroscope tourne sur lui même (après qu'une personne l'ait démarré en enroulant une corde autour de son axe et l'ait tirée, ou bien que son axe ait été accéléré par un moteur électrique), un phénomène fort curieux va apparaître : le Gyroscope restera toujours pointé dans sa direction initiale, quel que soit le mouvement de la structure qui le contient !!

 

Mmmmm....Oui mais je pense que le résultat serait le même si le gyroscope ne tournait pas sur lui-même. La structure dans laquelle il est posé lui permet d'osciller dans toutes les directions. Si cette structure est bien huilée et parfaitement conçue, le gyroscope, même si il ne tourne pas sur lui-même, n'a aucune raison de la suivre dans son mouvement et conservera sa direction initiale.

 

Certes, mais pas pour très longtemps !!

Un gyroscope qui n'est pas en rotation dérivera forcément même si sa structure de soutien est parfaitement conçue et "oubliera" sa direction de pointage initiale. En particulier si la structure se déplace très lentement, elle a toutes les chances d'emporter ton gyroscope "mort" avec elle ! Et de perdre ainsi l'orientation initiale !

Par contre, quand le gyroscope tourne rapidement sur lui-même, il semble littéralement s'arrimer  à l'Espace et pointer avec une obstination extraordinaire la même direction !

 

4De la même manière, il est très dur de faire perdre l'équilibre à une toupie en rotation, alors qu'une toupie immobile n'a quasiment aucun équilibre !!

 

 

Exactement ! Ainsi, quel que soit le mouvement de la structure dans laquelle il est suspendu, qu'elle tangue, avance, recule, vibre, notre gyroscope "actif" pointera toujours selon le même vecteur !

 On comprend mieux pourquoi l'un des premiers emploi du gyroscope a été militaire, à l'intérieur de torpilles ou de V2... Sa capacité à conserver la même direction en fait un exceptionnel outil de navigation. Avec un gyroscope , tu peux toujours repérer ton orientation dans l'espace !

Bien sûr comme tout dispositif mécanique, les frottements de l'axe du gyroscope sur sa structure finiront par le stopper en quelques heures et il pourra alors perdre sa capacité à rester pointé dans la même direction, si sont mouvement n'est pas "alimenté". C'est pour cela que la plupart des gyroscopes sont montés avec un moteur électrique permettant de les faire tourner à vitesse constante, éliminant ainsi le problème des frottements.

Revenons à Foucault maintenant : il observa que son gyroscope revenait pointer exactement dans la même direction toutes les 24 heures, après avoir fait un tour complet dans sa cage de suspension !

 

Extraordinaire ! Vous voulez dire que le gyroscope reste stable par rapport à la Terre et n'est pas entraîné dans sa rotation ! Qu'en fait ce n'est pas le gyroscope qui avait changé d'orientation, mais la Terre qui avait accompli une révolution !

 

 

En fait c'est encore plus fou que celà ! Le Gyroscope qui tourne sur lui même n'est pas seulement stable par rapport à la Terre, mais par rapport aux étoiles les plus lointaines de l'Univers connu ! C'est une "bombe " philosophique et scientifique ! Je vais essayer de t'expliquer. Notre Terre tourne sur elle-même mais également autour du Soleil. Notre soleil - et donc notre système solaire - a lui-même une trajectoire bien définie dans notre galaxie, la Voie Lactée. Et cette même galaxie appartient à un amas galactique ayant son propre mouvement.

ET bien quand tu actives ton gyroscope, il conserve une stabilité absolue- ou reste fixe - par rapport aux mouvements de tous ces ensembles. On parle de stabilité cosmique

Foucault a simplement remarqué l'axe du gyroscope qu'il avait activé reprenait exactement la même orientation toutes les 24 heures! En fait ce n'est pas le gyroscope qui avait tourné mais la Terre !

 

 

En fait un gyroscope suspendu dans un double cardan peut servir de sorte de boussole tridimensionnelle c'est celà ? Et au lieu de pointer vers un pôle Nord, il se souvient de la direction dans laquelle il a été lancé ! Mais ce phénomène de stabilité cosmique ne m'explique toujours pas comment fonctionne le Powerball 250 Hz ! Doc, sur le site www.powerball.fr ils disent que ce gyroscope peut générer plus de 20 kg de force !

 

 

 

Aha ! Nous allons maintenant aborder l'autre grande propriété du gyroscope : le phénomène de précession !

 

 

 

 

Qu'est-ce que la précession des gyroscopes ?Je veux vraiment en savoir plus !

 

OK ! Considérons maintenant un gyroscope à simple cardan :

C'est tout simplement une toupie dont l'axe de rotation est enclos dans une structure l'isolant mécaniquement de l'extérieur.

 

Maintenant, mets en route ce gyro grâce à une ficelle que tu vas enrouler autour de son axe et que tu vas tirer d'un coup sec !

Vois-tu ce petit support en plastique ? Pose une des extrémités du gyroscope dessus tout en maintenant l'autre extrémité dans ta main....ça y est!

Et maintenant lâche l'extrémité que tu tiens !!!

Vous voulez vraiment que je fasse cela ? Il avait l'air bien votre gyroscope.

 

 

N'aie pas peur, vas-y !

 

 

EXTRA !! Au lieu de tomber, le gyro se met à tourner lentement sur le coté ! Doc, je n'en reviens pas ! Comment se fait-il que le gyro ne tombe pas sous son propre poids ? La gravité devrait le faire basculer et au lieu de cela, le voilà qui part tout doucement sur le coté !!!!

Tu viens de voir un phénomène de précession gyroscopique Alex ! Le gyroscope réagit assez bizarrement au flux gravitationnel quand l'une de ses extrémités est posée sur un support. Consulte les vidéos suivantes pour voir les tours incroyables que peut réaliser un gyroscope à simple cardan !

VIDEO 1    VIDEO2    VIDEO3

 

Un cachet d'aspirine, vite ! cet appareil semble défier la gravité....que se passe-t-il Doc ?

 

 

En l'occurence, ce que tu as vu dans les vidéos, c'est la réaction du gyroscope au flux gravitationnel terrestre qui tend à le faire pivoter vers le bas par rapport à son point d'appui. Mais le gyroscope transforme immédiatement cette "envie de tomber" vers le bas en une rotation sur le coté !

Quand on essaie de faire pivoter l'axe de rotation d'un gyroscope, il ne se laisse pas faire ! Au lieu de pivoter selon le sens où l'on s'y attendrait, il va pivoter mais dans un plan à 90° de cette impulsion.

Il y a des formules mathématiques pour décrire et prévoir le phénomène, mais en réalité, personne ne sait vraiment pourquoi cela se produit.

La précession se produit quand on essaie de faire changer la direction de l'axe de rotation d'un gyroscope.

La précession apparaît dans les roues de voitures, vélos, motos et avions ! C'est elle qui permet de changer l'orientation de satellites. On a même utilisé la précession d'énormes gyroscopes de plusieurs tonnes à l'intérieur de gros bateaux pour les empêcher d'avoir du roulis !!!! Ces immenses gyroscopes transformaient l'énergie des vagues transversales en tangage !

Et c'est cette même précession qui apparaît dans le Powerball quand tu l'active et qui fait jaillir des forces très fluides et puissantes, à mesure que son rotor gagne de la vitesse !!!

En fait la source de mouvement de mon Powerball, c'est moi même ! Il transforme mon énergie à travers le phénomène de précession et plus je l'active, plus elles gagnent en intensité ! Le rotor est tellement bien équilibré qu'il n'émet aucune vibration jusqu'à plus de 15000 révolutions par minute !

 

C'est tout à fait possible ! Cela veut tout simplement dire que le rotor du Powerball est équilibré à la perfection, car 15000 RPM et zéro vibration nécessite une technologie d'équilibrage qui ne pardonnerait pas un défaut d'un centième de millimètre dans la direction de l'axe de rotation !

 

Eh Doc ! Quand je tiens mon Powerball, j'ai vraiment l'impression que mon bras va décoller ! Vous ne pensez pas que l'on pourrait fabriquer une machine volante avec des gyroscopes ? S'il suffit de changer l'axe de rotation d'un corps tournant pour générer des forces, peut-être existe-t-il une manière de combiner des gyroscopes pour que la réaction des forces soit toujours dirigée vers le haut ?

 

Excellente question Alex !

Figure toi que des scientifiques se sont déjà posé la question avant toi. L'un d'entre eux, Eric Laithwaite - l'un des plus grands scientifiques Anglais de ce siècleet inventeur du Maglev (le fameux train à lévitation magnétique) - était même convaincu que les gyroscopes permettrait à l'Homme de réaliser la "Propulsion Inertielle", c'est à dire une propulsion sans carburant mais qui utilise le mouvement et l'inertie de la matière. Un vaisseau à propulsion inertielle ne rejetterai pas de gaz ou de particules mais utiliserait des gyroscopes pour essayer de "nager dans l'espace" !

 

Professeur Eric Laithwaite

(1921 - 1997)

 

Laithwaite avait en fait concocté plusieurs expériences démontrant des pertes de poids sur les gyroscopes tournant rapidement. Quand il décida de partager ses résultats incroyables avec les membres de l'Académie Royale des Sciences à Londres, leur réaction fut glaciale car ces résultats semblaient remettre en cause la validité des Lois de Newton ! Laithwaite n'eut pas l'occasion de voir son rêve devenir réalité. Ses travaux sur les gyroscopes furent oubliés.

D'autres personnes ont suivi les pas de Laithwaite, dont l'inventeur Australien Sandy Kidd qui avait clamé que sa machine basée sur des gyroscopes pouvait obtenir des pertes de poids de l'ordre de 50% !!

   
Jacke

 

 

Aucune de ces machines n'a fonctionné Doc n'est-ce pas ?

 

 

Pas à ma connaissance !

Mais les gyroscopes ont toujours inspiré et fasciné de part leur propriétés étranges. 

Dans le film Contact de Robert Zemeckis (1997), la machine extraterrestre sensée ouvrir une "porte dimensionnelle" est constituée de 3 anneaux titanesques tournant en précession gyroscopique contrainte...la propriété utilisée par le Powerball 250 Hz pour générer des kilos de force à partir du vide ! Fais attention alors, il serait embêtant pour toi de te retrouver à 25 années-lumières de la Terre à la suite d'un record perso sur ton nouveau Powerball !

 

 

 

 

 

SStabilité cosmique, précession, machine inertielle et machine antigravitationnelle.... et maintenant jeu de sport et de musculation !?

 

Ce gyroscope Powerball 250 Hz, c'est vraiment un phénomène !