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Toupie (jouet)

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Une toupie japonaise

Une toupie est un jouet qui tourne sur lui-même le plus longtemps possible en équilibre dynamique sur sa pointe. Il existe de nombreuses formes de toupies, mais le principe de base est toujours le même.

Un système de mise en rotation (tige, ficelle...) permet de lancer la toupie plus vite qu'avec les doigts.

La toupie est alors une masse solide qui tourne sur elle-même stabilisée par effet gyroscopique avec sa direction stabilisée comme pour un Gyroscope qui évité de tomber au sol, comme lorsque la toupie ne tourne pas..

Une toupie comme un Gyroscope fonctionne en appliquant les lois du mouvement de Newton à chaque élément de la toupie qui tourne en faisant la somme de toutes les forces d'inertie sur tous les points du plateau tournant,

nutation gyroscopique simplifié sur une toupie gyroscope

Comme observé le premier par Newton, des forces d'inertie apparaissent si un point ou objet ne se déplace pas en ligne droite, par exemple la force centrifuge dans un virage qui pousse à sortir de la route, la force de Coriolis, ( force en se déplaçant sur un manège et sur la Terre qui tourne avec nous dessus, ce qui détermine le sens de rotation des cyclones) etc..  

Ces forces d'inertie, toutes sont perpendiculaires à la Vitesse du mouvement de rotation. Aussi la toupie tournante ou Gyroscope qui commence à tomber subit une force de déviation perpendiculaire à sa chute vers le bas, donc sur une direction horizontale. Ainsi elle évite de tomber, se redresse et se maintient en équilibre, avec des petites oscillations appelées nutations qui empêchent de tomber, tant qu'elle tourne assez vite.

Cependant ces mouvements de rattrapage deviennent très visibles, à la fin lorsque la toupie finit par tourner lentement. Alors on voit très bien ces nutations ou oscillations de grande amplitude qui évitent la chute plusieurs fois juste avant de finir par tomber.

Avec une grande toupie constituée par une roue de bicyclette tournant vite, mais tenue dans les mains par son axe de support de rotation, alors si on veut faire tourner l'orientation de son axe un petit peu, on sent un couple perpendiculaire très net qui fait dévier fortement de ce mouvement à angle droit.

On peut jouer de différentes façons avec une toupie. On peut soit tenir compte de la durée de rotation, soit de la longueur parcourue, soit encore pratiquer le jeu de massacre dont le but est de faire tomber le maximum de quilles.

Ce jouet est connu depuis l'Antiquité.

Dans la Rome antique[modifier | modifier le wikicode]

Matériel[modifier | modifier le wikicode]

La toupie était fabriquée avec :

  • du bois
  • du marbre
  • de la pierre
  • de verre

Dans la Rome antique, la toupie est un objet qui tourne sur lui-même grâce à un sabot que l’on faisait tourner avec un fouet. Les toupies les plus anciennes ont été trouvées en Égypte et ont été fabriquées en 3000 av. J-C environ. Elle pouvait avoir des cannelures pour mieux enrouler le fouet. On utilisait celui-ci à chaque fois que le mouvement de la toupie commençait à ralentir. En latin, toupie se disait turbo ou turben.

Le toton (du latin totum) est un dé, transpercé par une « tige » rigide destinée à le faire tourner, que l’on fait rouler entre les doigts. Une lettre différente est inscrite sur chaque face du dé :

  • A (en latin Accipe qui signifie « reçois »)
  • D (qui veut dire Da en français « donne »);
  • P (veut dire Pone traduit en « pose »);
  • T (en latin Totum, veut dire « tout » en français.) Totum permettait de prendre tous les enjeux.

Sources[modifier | modifier le wikicode]