Les toupies fascinent par leur capacité à tourner et à tenir en équilibre. Comment expliquer le fonctionnement d’une toupie ?
Toutes les toupies fonctionnent de la même façon. Les toupies existent depuis l’antiquité et leur fonctionnement n’a pas changé depuis.
Pourquoi une toupie tourne ?
Comment expliquer l’équilibre d’une toupie en rotation ?
Au repos, la toupie est couchée au sol. La gravité fait basculer la toupie sur le côté. Pourtant, lorsqu’elle est en rotation, la toupie est en équilibre sur sa pointe. Alors comment expliquer ce phénomène ?
Plusieurs éléments rentrent en jeu :
- La force centripète et la force centrifuge permettent à la toupie de tourner sur elle-même sans se déplacer.
- Grâce à la précession, la toupie de s’oppose à la gravité qui tend à la faire chuter. La toupie se maintient en équilibre sur sa pointe.
- Le frottement de la pointe au sol freine la toupie. Une fois ralentie, la toupie finit par tomber.
Quelle est l’influence de la forme sur le mouvement d’une toupie ?
La forme de la toupie détermine sa capacité à tourner longtemps. Plus le corps est large, bas et lourd, plus la toupie tourne.
La pointe de la toupie frotte sur le sol et la freine. Sa forme influe sur la façon dont tourne la toupie :
- Pour plus de vitesse, on favorise une extrémité pointue plutôt qu’arrondie.
- Une pointe arrondie permet à la toupie de se déplacer au sol, comme dans certains jeux.
- Si l’on souhaite que la toupie tourne en un point fixe, son extrémité doit être pointue.
La tige permet de lancer la toupie. Si elle est disproportionnée par rapport au corps de la toupie, l’ensemble est déséquilibré. On dit que la toupie danse.
Faire tourner la toupie : avec ou sans lanceur ?
Le choix du moyen pour lancer une toupie dépend de la taille de la toupie et de la vitesse qu’on souhaite lui donner. Plus la toupie est grande et lourde, plus le moyen de lancement doit être puissant.
Quels sont les différents moyens de lancer une toupie ?
Le moyen le plus envident de lancer une toupie est la main. Pour lancer la toupie, on fait glisser la tige entre les doigts ou entre les paumes. Pour plus de puissance, certaines toupies anciennes ont un corps en forme de fraise autour duquel on enroule une ficelle. Le lancer demande un geste précis et difficile à acquérir.
Un lanceur indépendant de la toupie augmente la puissance du lancer. Le geste de lancer est facile à maitriser. Les lanceurs fonctionnent avec une ficelle ou une crémaillère à engrenage.
Le système de lancer peut être intégralement solidaire de la toupie. C’est le cas de la tige torsadée des grosses toupies Carrousel en tôle.