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Dossier sur le pendule de Foucault
Introduction
23/02/2026
Résumé
Présentation du dossier sur le pendule de Foucault, regroupant quatre articles : « Le pendule de Foucault au pôle Nord : une analyse des trajectoires de la boule », « Étude pratique : vaincre les effets d'anharmonicité », « Le pendule hors du pôle. Loi du sinus et transport parallèle » et « Le pendule dans le Cosmos » ainsi que cette introduction.
Table des matières
Quatre articles de Pierre Lauginie sur le pendule de Foucault, précédés d'une Introduction, se trouvent dans les numéros 182, 183, 184 et 185 des Cahiers Clairaut (ce dernier paru à l'équinoxe de printemps 2024). Les Cahiers Clairaut [1] sont une publication du CLEA (Comité de liaison enseignants et astronomes) dont l'activité pédagogique et de diffusion de la science est connue. Ils paraissent 4 fois par an aux équinoxes et aux solstices (Voir : http://clea-astro.eu/clea/). Ces articles sur le pendule de Foucault font référence, pour les démonstrations mathématiques ainsi que nombre de détails et annexes, à un document plus important dit « LeDocument », précédemment à disposition des enseignants et étudiants de licence d'Orsay, et désormais accessible en ligne à l'adresse : http://clea-astro.eu/lunap/Pendule/ledocument-pendule-mouvement.pdf. Le présent dossier regroupe, pour un usage interne à l'enseignement, une adaptation des quatre articles originaux des Cahiers Clairaut ainsi que l'Introduction.
Introduction
Vous voulez construire un pendule de Foucault pour votre collège, votre lycée, ou pour le hall de la mairie de votre commune, ou simplement pour « voir tourner la Terre » sur votre table. Vous ne disposez pas d'une grande hauteur, vous n'êtes pas au Panthéon !
Beaucoup s'y sont cassé le nez, et se sont retrouvés profondément frustrés. Votre principal obstacle est celui-ci : le pendule, simple ou non, n'est pas un oscillateur harmonique ; à cause de cela, le mouvement de la boule peut être n'importe quoi. En effet, même aux amplitudes considérées habituellement comme de « petits angles » (quelques degrés) le cumul des oscillations successives entraîne une amplification des effets des inévitables petites perturbations extérieures ; il en résulte un comportement souvent très éloigné de celui attendu, voire opposé, ou carrément erratique. Et cela vous pose un redoutable problème de Mécanique.
Possible cependant ? Oui. Facile ? Voire.
Cette question fera l'objet de l'un des articles sur le pendule de Foucault que nous vous proposons. Elle requiert au préalable une compréhension approfondie du fonctionnement du Pendule[1], d'abord dans l'approximation harmonique au pôle et – très sommairement – hors du pôle. Ce sera l'objet du premier article.
Le second article portera sur les questions liées aux ordres de grandeur des forces en présence et à l'anharmonicité des oscillations du Pendule : comment parer pratiquement aux effets indésirables ? Absolument essentiel pour en construire un !
Un troisième article abordera une discussion du Pendule hors du pôle en relation avec les « premiers principes » : y a-t-il une approximation, et si oui, où se situe-t-elle ? Un point rarement abordé ! De là, le Pendule sera replacé dans le cadre du transport parallèle d'un vecteur (sa direction d'oscillation) sur une surface courbe (la Terre).
Enfin, un dernier article abordera la signification cosmologique du Pendule : la Terre tourne-t-elle, et qu'est-ce que cela veut dire ? Grande question, liée à l'origine de l'inertie. Discussion autour du débat du XVIIe siècle : Bellarmin-Foscarini-Galilée et, pour finir ? … Blaise Pascal !
Afin de rester dans des limites raisonnables, ces articles seront épurés de nombre de commentaires, détails et démonstrations que l'on pourra retrouver dans un Document de référence, dénommé « LeDocument » [5] accessible à l'adresse suivante : http://clea-astro.eu/lunap/Pendule/ ledocument-pendule-mouvement.pdf.
Beaucoup a été dit, et écrit, sur le pendule de Foucault. Nous entendons donc porter spécialement notre attention sur un certain nombre de points qui nous paraissent mériter approfondissement, dans l'esprit suivant :
- rapprocher l'approche « mathématicienne » et l'approche « physicienne » ;
- se soucier de la cohérence globale – souvent malmenée dans les exposés sur ce sujet – entre la présentation du Pendule au pôle et hors du pôle : important d'un point de vue pédagogique, ce souci contraint fortement le choix de l'approche utilisée ;
- porter attention aux aspects concrets de la réalisation d'un pendule de Foucault : ordres de grandeur des forces en présence, écart à l'idéalité (anharmonicité), rôle des conditions initiales, gestion des perturbations extérieures.
Références
Outre, évidemment, les textes de Léon Foucault [2][3] lui-même, la meilleure introduction au sujet est certainement le chapitre 10 du livre Léon Foucault de William Tobin [4], auteur récemment disparu et auquel nous rendons ici hommage. On pourra plus largement consulter aussi le « Guide de lectures » dans ([5], Introduction) ainsi que la bibliographie en fin du même document.
 Figure 1. Photo du pendule de Foucault Source : Wikimedia / Arnaud 25 |
Les articles du dossier sur le pendule de Foucault :
- 1 - Le pendule de Foucault au pôle Nord : une analyse des trajectoires de la boule
- 2 - Le pendule de Foucault - Étude pratique : vaincre les effets d'anharmonicité - à venir
- 3 - Le pendule de Foucault - Le pendule hors du pôle. Loi du sinus et transport parallèle - à venir
- 4 - Le pendule de Foucault - Le pendule dans le Cosmos - à venir
Bibliographie
[1] Les Cahiers Clairaut, publications du Comité de liaison enseignants et astronomes (CLEA).
[2] Démonstration physique du mouvement de rotation de la Terre au moyen du pendule, par Léon Foucault, EDP Sciences, Comptes-rendus hebd. Acad. Sci., 32, 135-138, 1851.
[3] Recueil des travaux scientifiques de Léon Foucault, par Léon Foucault, publié par Mme veuve Foucault sa mère ; mis en ordre par C.-M. Gariel, Paris, Gauthier-Villars, 1878.
[4] Léon Foucault, par William Tobin et traduction de James Lequeux, EDP Sciences, 2002.
[5] Le pendule de Foucault - Analyse du mouvement de la boule dit « LeDocument », par Pierre Lauginie, version 3.5.
Pour citer cet article :
Dossier sur le pendule de Foucault - Introduction, Pierre Lauginie, février 2026. CultureSciences Physique - ISSN 2554-876X, https://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/Pendule-Foucault-Introduction_Lauginie.xml
