ce petit bricolage permet, pour quelques euros, de toucher du doigt le phénomène de la suspension électromagnétique, dont le principe de base est le même que celui des prototypes de trains allemands et japonais, probablement pourvus de systèmes plus élaborés que celui-ci ...;o)

il est tout de même étonnant d'imaginer que, d'après les théories actuelles, ce sont des particules aussi immatérielles que les photons qui maintiennent cette balle de ping-pong et cette bille d'acier en équilibre... Et que dire des trains cités plus haut !

c'est vrai aussi que les gravitons qui tirent ces objets vers le bas sont des particules encore plus mystérieuses, qu'aucune expérience n'a réussi à mettre en évidence à ce jour !

le problème est que si l'on réalise un tel dispositif, il ne fonctionne pas ... :-)

en effet, le corps suspendu n'étant soumis à aucun frottement mécanique, à part celui de l'air qui est négligeable, les oscillations ont tendance à s'amplifier rapidement et finissent par provoquer la chute de l'objet - pour obtenir un comportement stable, il faut agir sur le signal électrique de façon à limiter l'amplitude du mouvement ...

c'est ce que fait le schéma ci-dessous

en allant du repère A au repère D, on trouve dans l'ordre :

- un pont diviseur de tension constitué d'une résistance et d'une photodiode : au point A apparaît le signal de correction de position qui est appliqué ensuite à un LM324 monté en suiveur (ou en adaptateur d'impédance) - brochage du LM324 (pdf)

- ensuite, un réseau RC qui, en fonction de la fréquence d'oscillation de l'objet, crée un déphasage variable du signal au point B, qui tend à diminuer l'amplitude des oscillations (dernières courbes en bas de cette page)

- enfin un second LM324 amplifie suffisamment le signal modifié (point C) pour que le Darlington final travaille quasiment en commutation (point D)

ces deux relevés sont intéressants, car ils montrent comment se réalise l'amortissement en moins d'1/10 de seconde : dès que la balle commence à monter, l'alimentation se coupe, et dès qu'elle amorce sa descente, la tension se rétablit

cette action à contretemps du champ magnétique assure la stabilité du dispositif : le principe est un peu le même que pour une balançoire dont l'amplitude augmente tant que les poussées accompagnent le mouvement, et qui au contraire diminue lorsque les poussées sont désynchronisées (on peut vérifier l'efficacité du dispositif en débranchant le condensateur...)

autres applications possibles :
(cliquer pour agrandir)

- en connectant un oscilloscope aux bornes de l'électroaimant et en regardant la largeur des impulsions positives, on s'aperçoit que ce petit montage se comporte comme un sismographe d'une certaine sensibilité - par exemple, une résistance d'1/4 W (0,3 g) lâchée de 5 cm au-dessus de l'établi (masse totale estimée à 20 kg), provoque une secousse tout-à-fait visible à l'écran

- profitant de l'absence de frottements mécaniques, il est possible de réaliser un anémomètre également assez sensible : en remplaçant la sphère par une petite roue à aubes à trois pales, on arrive facilement à la faire tourner en soufflant dans sa direction depuis une distance de deux à trois mètres (ci-contre)

- enfin, j'espérais pouvoir obtenir un radiomètre en peignant en noir les pales de l'anémomètre et en l'éclairant puissamment : le rotor tourne bien sur près d'un tour, puis s'arrête et revient en arrière - il semblerait que cette amorce de rotation ne soit pas due à l'action directe de la lumière, mais plus simplement à des mouvements de convection causés par le puissant projecteur halogène que j'ai utilisé ...
( je l'ai appris depuis, ces moulins à photons ne se décident à fonctionner que pour une pression atmosphérique inférieure à 300 µ de Hg (site de JM Laugier - autre site "How does a light-mill work ?") - c'est 20 fois plus faible encore que la pression atmosphérique à la surface de Mars ...)