Mission nationale de sauvegarde du patrimoine scientifique et technique contemporain

Description

Cet instrument est un pendule réversible "dit de Kater" fabriqué par Eugène Ducretet dans les années 1900. Il s’agit d'un pendule simple, formé d'une tige en laiton avec deux extrémités symétriques. Il possède deux couteaux métalliques analogues à des couteaux de balance qui sont tournés en sens inverse et autour desquels on peut le faire osciller.Deux cylindres en laiton peuvent se déplacer sur la tige et leur position est repéré par une graduation de 0 à 80 cm. Le tout est supporté par un cadre en bois de forme pyramidal qui permet à la fois de faire l'expérience t d'assurer son transport. A la base du support, une visse réglable en hauteur assure l'horizontalité de l'ensemble.

Utilisation

Ce pendule réversible dont la période est d'environ 3/4 de seconde, fait partie des collections d'instruments de l'Université de Rennes. Il a longtemps été utilisé par les étudiants en travaux pratiques de mécanique de la faculté des sciences.
Le pendule de Kater est un pendule réversible dont l'idée première revient à l'astronome, mathématicien et physicien wurtembergeois Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger et que le physicien et officier britannique Henry Kater proposa d'utiliser comme gravimètre en 1817. Il donne la valeur de g (l’accélération de la pesanteur sur la Terre) avec une précision de l’ordre de 10−5 m/s2 et pendant un siècle a joué un grand rôle en gravimétrie et géodésie. Contrairement aux instruments utilisés antérieurement pour mesurer la valeur locale de l’accélération de la pesanteur, on n'avait pas besoin de connaître le centre de gravité ni le centre d'oscillation de ce pendule, d'où sa plus grande précision.
Le mode opératoire est le suivant . Le pendue est constitué d'un balancier rigide en laiton muni de deux pivots, symétriques par rapport au milieu de la barre. On peut faire osciller le balancier autour de l'un ou l'autre pivot. Un contrepoids cylindrique mobile le long du balancier permet de modifier la position du centre de gravité et donc la période d'oscillation T. Pratiquement, on fait d'abord osciller le balancier autour d’un pivot, et on note la période d’oscillation ; puis on retourne le balancier pour le faire osciller autour de l'autre pivot, et on joue sur la position du contrepoids pour retrouver la première valeur de la période : alors la période T est égale à la période du pendule harmonique simple de longueur L égale à la distance entre les pivots. La formule donnant la période du pendule harmonique simple permet alors d'en déduire l’accélération de la pesanteur avec une bonne précision. On peut calculer g en appliquant la formule suivante: g = 4 π² L / T.