Modélisation analogique de l'action de la "force" de Coriolis

Benoît Urgelli

ENS-Lyon.

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

06/06/2001

Résumé

Modélisation analogique montrant la déviation des masses en mouvements sous l'effet de la force de Coriolis.


TP de François Cordellier, Professeur de SVT au Lycée Jean Perrin à Reze.

Objectif

L'objectif est de montrer que les masses atmosphériques et marine en mouvement ont des trajectoires déviées par la force de Coriolis. La rotation de la Terre explique ainsi les enroulements des masses nuageuses autour des dépressions pour des latitudes supérieures à 30°.

Matériel et montage

Figure 1. Vue générale du montage

Vue générale du montage

Liste du matériel pour le montage :

Figure 2. Montage

Montage

  • Aggloméré 32 mm hydrofugé pour plan de travail de cuisine.
  • Plaque métallique, percée aux diamètres voulus.
  • Roue de bicyclette d'enfant
  • Support de chemin de câble en acier galvanisé.
  • Moteur courant continu et réducteur (acheté chez un marchand de modélisme).
  • Galet d'entraînement = tampon de robinet percé et monté à force sur l'arbre du réducteur.
  • Transformateur de train électrique.
  • Élastique assurant le rappel du bloc moteur.

Figure 3. Montage (Suite)

Montage (Suite)

  • Blocs de polystyrène découpés à la demande Plexiglas
  • Tube d'aluminium
  • Tube de polystyrène souple
  • Boîte de conserve
  • Brochette en bois pour barbecue
  • Embout laiton pour tube polystyrène

Le montage a été réalisé en une soirée avec des matériaux de récupération.

Résultats et discussions

Simulation d'une dépression, dispositif sans rotation

Figure 4.  Cas d'une dépression sans rotation de la Terre

Cas d'une dépression sans rotation de la Terre

Le siphon aspire de l'eau dans le cristallisoir, le plateau ne tourne pas, les cristaux de permanganate sont déposés à 3 cm du point d'aspiration.

Sous l'influence du gradient de pression lié à l'aspiration, l'eau colorée au permanganate se déplace vers le centre de la dépression. Les traînées sont radiales. Cela ne correspond pas aux observations de mouvements de masses nuageuses autour des dépressions sur Terre.

Simulation d'une dépression avec rotation du dispositif dans le sens anti-horaire

Figure 5. Cas d'une dépression dans l'hémisphère nord avec rotation de la Terre

Cas d'une dépression dans l'hémisphère nord avec rotation de la Terre

Le plateau tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, le siphon aspire l'eau du cristallisoir.

Le sens de rotation correspond à celui de l'hémisphère nord. On observe que les « nuages » de permanganate sont déviés vers la droite dans leur mouvement vers la dépression. Cela correspond aux observations faites dans l'hémisphère nord. Pour l'hémisphère sud inverser le courant aux bornes du moteur électrique (d'où l'intérêt du courant continu). PS : Attention aux effets inertiels au moment du démarrage.