Brevet FR2757417A1 — publié le 19980626

Dispositif ludique rotatif Nous avons pu constater un comportement mécanique remarquable pour des objets ayant la forme de haches néolithiques avec une répartition de masse particulière Figure 1: exemple de fer de hache Lancé en rotation autour du point d'appui du plan sur lequel il repose, le fer de hache tourne dans un premier temps dans le sens de l'impulsion initiale a) puis oscille b) et inverse son sens de rotation rotation c) jusqu'à dépasser sa position de départ. Figure 2: comportement cinématique du fer de hache Nous avens pu expliquer cela par une conversion de l'énergie cinétique de rotation initiale en énergie d'oscillations autour de l'axe d'inertie (y;y) de l'objet, puis restitution de l'énergie sous forme cinétique, de rotation, en sens inverse. Ce phénomène apparait pour les objets présentant des propriétés mécaniques de forme et d'inertie suivantes: Propriété de forme: L'objet présente une ou plusieurs surfaces convexes et repose sur un support plan par un point de contact unique sur l'une de ces surfaces. La surface convexe entourant le point P d'appui comporte une courbure de second ordre avec un axe de courbure minimum C min et un axe de courbure maximal C max. Ces courbures sont différentes. Figure 3: géométrie au point d'appui En relation avec cette particularité géométrique, L'objet présente une répartition inertielle particulière: Propriété d'inertie: L'objet comporte un centre d'inertie G (bien entendu à la verticale du point d'appui P), un axe de grande inertie AO, un axe de petite inertie A I (tous deux passant par le centre de gravité). Figure 4: position des axes d'inertie La particularité de cette répartition inertielle est la suivante la projection verticale de l'axe d'inertie minimum Al sur le plan d'appui passant par P ouvre un angle alpha avec la tangente à C min tel que O Figure 5; description de l'angle alpha Ceci constitue la condition nécessaire et suffisante pour que la rotation induite de l'objet autour de l'axe vertical dans le sens des angles positifs s'inverse après quelques oscillations de l'objet autour de l'axe d'inertie maximum AO. (La rotation induite dans le sens des angles négatif ne s'inverse pas) Suite à l'analyse mécanique que nous avons fait d'un tel objet, l'invention consiste à synthétiser ce comportement naturel dans un objet manufacturé, caractérisé - en ce que l'objet ne laissera apparaître dans sa forme extérieure aucune dissymétrie par rapport à ses trois axes principaux perpendiculaires, ni aucune autres particularités extérieures apparentes susceptibles d'induire le phénomène décrit ci-avant et - en ce que l'objet présente deux points d'appui en équilibre stable, et en ce que le sens de rotation interdit correspond à une rotation en sens horaire pour l'un des points d'appui, et à une rotation en sens anti-horaire pour l'autre point d'appui. Pour ce faire et suivant l'invention, L'objet comportera au sein de sa structure une répartition dissymétrique de sa densité obtenue soit par vide de matière, soit par adjonction d'une pièce de densité supérieure. Figure 6: exemple d'une pièce comportant un vide de matière dissymétrique, dont une seule demi coque est représentée, Figure 7: exemple d'insert dissymétrique placé au sein d'un ellipsoïde parfait décrit Figure 8. La figure 8 représente un exemple de réalisation de la coque du dispositif, à l'intérieure de laquelle est enfermé un insert décrit figure 7. De plus l'association de cette coque et de l'insert réalise le dispositif selon l'invention qui inverse sa rotation de sens horaire ou anti-horaire en fonction de la face en appui, laquelle est symétrique selon ses trois axes (G,Cmin), (G,Cmax) et GP et selon les trois plans perpendiculaires (Cmin,G,Cmax); (Cmin,G,GP); (Cmax,G,GP). L'association de la coque figure 6 avec une coque symétrique selon le p 1 a n (Cmin,G,Cmax) par collage réalise un autre exemple de l'invention. C'est par ces procédés indépendants de la forme extérieure de l'objet que l'on synthétisera la direction de l'axe d'inertie de celui-ci, entendu que l'axe d'inertie minimum AI présentera un angle alpha (O Ainsi, la répartition de masse est dissymétrique par rapport aux plans verticaux (Cmin,G,GP); (Cmax,G,GP), mais reste symétrique par rapport au plan (Cmin,G,Cmax). Elle reste également symétrique par rapport à l'axe GP, les axes principaux de l'objet (AO Al) se situant dans le plan horizontal (Cmin,G,Cmax), décalés de quelques degrés par rapport aux axes de symétrie horizontaux (G,Cmin); (G,Cmax) de la forme extérieure. Certaines de ces applications peuvent nécessiter une coque en matière transparente. Dans ce cas il sera prévu un cache de part et d'autre de l'insert afin de ne pas en révéler l'existence. Cet exemple générique peut se décliner de différentes façons, par exemple une forme extérieure elliptique seulement dans la zone de contact. Les objets ainsi manufactures comporteront différentes fonctionnalités dont voici quelques exemples: Un stylo dont la pointe bille sera insérée le long de l'axe principal. Une horloge dont on étudiera tout particulièrement une solution d'alimentation par photopile afin de ne pas avoir à ouvrir l'objet. Un thermomètre (on préférera la solution par indicateur chimique qui ne nécessite pas de pile). Une gomme Ces fonctionnalités associées à l'attraction que présente le comportement cinématique de - l'objet en feront par exemple. - Un support publicitaire idéal Il sera prévu à cet effet un espace réservé au nom et logo de l'entreprise. Afin de respecter la symétrie d'ensemble de l'objet, I'impression aura lieu de part et d'autre de celui-ci. - Un objet d'agrément On insistera alors sur la qualité de l'impression des motifs décoratifs. Ces motifs pourront être en relation avec la nature du mouvement de l'objet de tel sorte que celui-ci crée un effet visuel inexistant à l'état statique. - Un jeu de hasard, dans lequel on cherchera à prévoir le sens de rotation o u encore la personne sur laquelle l'objet pointera au retour à l'état statique. Revendications 1) Objet ludique de forme convexe reposant ponctuellement sur un plan horizontal, tournant librement autour dudit point d'appui, caractérisé en ce que l'objet comporte deux points d'appuis stables, en ce que la rotation en sens horaire autour de l'un des points d'appui s'inverse spontanément et en ce que la rotation en sens anti-horaire autour de l'autre point d'appui s'inverse spontanément. 2) Objet ludique selon la revendication 1 de forme convexe présentant trois axes perpendiculaires de symétrie l'un vertical GP les deux autres (G,Cmin); (G,Cmax) horizontaux concourant au centre de gravité G et trois plans perpendiculaires (Cmin,G,Cmax); (Cmax,G,GP); (Cmin,G,GP) passant respectivement par ces trois axes deux à deux, caractérisé en ce qu'il comporte une répartition de masse interne dissymétrique par rapport aux dits plans verticaux (Cmax,G,GP); (Cmin,G,GP), symétrique par rapport au plan horizontal (Cmin,G,Cmax); et à l'axe vertical GP et en ce que les axes principaux d'inertie de l'objet AO Al se situent dans le plan horizontal (Cmin,G,Cmax), décalés de quelques degrés par rapport aux axes de symétrie horizontaux (G,Cmin); (G,Cmax) de la forme extérieure. 3) Objet ludique suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte un vide de matière dissymétrique. 4) Objet ludique suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte un insert dissymétrique placé au sein d'un ellipsoïde parfait.