La force de Coriolis

Illustration géométrique de la déviation de Coriolis

Objectifs

On cherche à visualiser les mouvements relatifs d'un même objet en déplacement selon deux référentiels différents. Ce petit montage permet de dessiner sur un disque en rotation la trajectoire d'un point qui se déplace selon un mouvement rectiligne uniforme dans un référentiel fixe.

On découpe une bande et un disque dans du  papier. La bande de papier est fixe et le disque peut tourner librement sous la bande autour d'un axe. Les deux sont gradués.
A partir d'un point de départ D, on fait tourner le disque d'une graduation. On marque sur le disque son intersection avec la graduation D+1 de la bande. On fait de nouveau tourner le disque d'une graduation, on marque le point D+2 et ainsi de suite. Cela revient à avancer sur  la bande à une vitesse V1 et sur le disque à une vitesse V2. En joignant les points sur le disque, on constate que la trajectoire est une courbe alors qu'elle est linéaire sur la bande. En faisant varier soit la vitesse V1, soit la vitesse V2, on constate l'influence relative de ces deux vitesses sur la trajectoire. Lorsque l'on inverse le sens de rotation, on obtient des figures symétriques.

Matériel nécessaire

  • 2 feuilles de papier 21 x 29,7,
  • un compas,
  • une règle, 
  • une planchette de liège à dissection ou un tapis de souris ou des journaux,
  • 3 punaises.
 
 
Expérience n° 1 
Réalisation
1.    Tracer un cercle de 10 cm de rayon avec un compas ou avec une assiette.
2.    Marquer le centre du cercle.
3.    Découper une bande de papier de 3 cm de côté et de 29,7 cm de long.
4.    Graduer la bande de papier en cm.
5.    Marquer sur le cercle des cordes de 1 cm.
6.    Découper le disque à 0,5 cm du tracé.
7.    L'épingler en son centre sur le tapis de souris.
8.    Placer  la bande de papier transversalement par rapport au cercle. L'épingler de part et d'autre du cercle. Le disque doit tourner librement sous la bande de papier.

Fonctionnement
1.    Faire correspondre une graduation du disque et une graduation de la bande de papier. Noter sur le disque le point de départ D.
2.    Faire tourner le disque d'une graduation par rapport au repère fixe.
3.    Marquer sur le disque son intersection avec la graduation D+1 de la bande.
4.    Faire de nouveau tourner le disque d'une graduation, marquer le point D+2 et ainsi de suite jusqu' au recoupement avec le cercle.
5.    Joindre les points. On obtient la trajectoire du mobile dans le référentiel tournant.
6.    Influence des vitesses :
-    vitesse de rotation : faire tourner le disque de 2 ou 3 graduations.
-    vitesse rectiligne : avancer sur la bande de papier de 2 ou 3 graduations.
7.    Influence du sens de rotation : faire tourner le disque dans le sens opposé.

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