Extrait de la fiche pédagogique
Jamy nous présente « la machine de Fizeau » et nous en explique le fonctionnement. L’expérience fut réalisée entre deux points : la butte de Suresnes et celle de Montmartre, distantes l’une de l’autre de 8 633 m. Une source lumineuse crée un faisceau lumineux qui est envoyé sur un miroir semi-réfléchissant incliné selon un angle de 45°, miroir sur lequel il se réfléchit dans la direction de Montmartre et où un autre miroir le renvoie vers Suresnes. Le faisceau fait donc un aller-retour Suresnes-Montmartre. La machine utilisée est une roue dentée en rotation, placée sur le chemin du rayon lumineux. Lorsque la roue tourne à une vitesse de 12,6tr.s-1, on remarque la disparition du faisceau lumineux dans la lunette d’observation. Le temps effectué pour l’aller-retour est lié à la vitesse de rotation de la roue. On peut donc évaluer qu’une dent de la roue remplace un trou en 55 microsecondes. À partir de la distance parcourue par la lumière (soit 17 266 m) et de ce temps de ce parcours, un calcul permet d’arriver à une vitesse de la lumière de 315 000 km.s-1. L’incertitude de la mesure repose essentiellement sur la détermination de la vitesse de rotation de la roue. Suite à cette mesure, Arago fut salué par l’Académie des sciences et décoré de la Légion d’honneur.
| Calculs réalisés en classe
Il y a 720 dents et 720 échancrures sur une roue de 360°.
Donc 1 dent correspond à 0,25°.
La roue tourne de 12,6 x 360° en 1s.
La roue tourne de 1° en 1/12,6 x 360 s.
La roue tourne de 0,25° en 0,25/12,6 x 360 s
soit en 5,5 10-5 s.
| v = |
d
t |
|
|
| v = |
2 x 8633
5,5 10-5 |
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| v = 3,139 x 105 km/s |
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