La force de Coriolis

Simulation d'un écoulement atmosphérique

Objectifs

Il est difficile de faire une simulation avec de l'air trop sensible au courant d'air du laboratoire. L'air de l'atmosphère est remplacé par de l'eau. Le dispositif permet de créer au centre d'un cristallisoir rempli d'eau une surpression ou une dépression. On laisse le cristallisoir immobile ou bien on le met en rotation. On visualise les mouvements de l'eau avec un colorant déposé en deux  ou trois points à quelque distance du centre. 

Matériel nécessaire

  • un plateau tournant avec son support, son moteur d'entraînement, et le circuit électrique de mise en route et d'inversion du sens de rotation (vitesse de rotation : 15 tours par minute environ),
  • un cristallisoir,
  • un réservoir (boite de conserve) dont le fond est percé,
  • un tube rigide, 
  • un tube en plastique souple, 
  • un obturateur : baguette en bois cylindrique, biseautée,
  • un jeu de cales,
  • des grains de permanganate de potassium (diamètre < 2mm).

 

 
Expérience n° 1 : simulation des déplacements de l'air autour d'une dépression et d'un anticyclone

 Schémas du montage

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Résultats

1. Sans rotation terrestre, le mouvement de l'air serait radial à proximité d'une dépression ou d'un anticyclone.
2. Rotation dans le sens antihoraire : dans les deux cas, la trajectoire de l'air est déviée vers la droite par rapport à celle du mouvement sans rotation. La circulation se fait dans le sens :
- antihoraire autour d'une dépression,
- horaire autour d'un anticyclone.
3. Rotation dans le sens horaire : la trajectoire de l'air est déviée vers la gauche par rapport à celle du mouvement sans rotation. La circulation se fait dans le sens :
- horaire autour d'une dépression,
- antihoraire autour d'un anticyclone.
 


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Expérience n° 2 : simulation des mouvements pour un couple anticyclone + dépression

 Il faut adjoindre un deuxième tube alimenté par un autre réservoir. La distance entre les deux tubes est de 4 à 5 cm. On observe les mouvements suivants :

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L'aspect du nuage de permanganate dépend de la vigueur relative de l'anticyclone ou de la dépression. L'air circule de l'anticyclone vers la dépression. La circulation au voisinage de chaque centre actif, se fait selon les conclusions des manipulations précédentes.

Sources :
" Réception et utilisation des images des satellites météorologiques " publiée en 1992 par le MEN et le CRDP de Poitou- Charente.

Réalisation du modèle sur le site de l'académie de Nantes.


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