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Coriolis ou legende urbaine?



  1. #1
    ABN84

    Arrow Coriolis ou legende urbaine?


    ------

    bonjour,
    dans "la recherche" de ce mois-ci, on peut lire:
    "avez vous entendu dire que, en australie, au fond des baignoires, l'eau s'écoule dans une direction opposée à celle qu'on observe en europe? il s'ajit d'une sorte de legende urbaine que la diffusion des connaissances scientifiques charrie sur son passage.[...]"
    j'ai toujours entendu dire que c'etait du à la force de coriolis.
    qu'en est il vraiment alors? qqun pourrait-il faire la part des choses svp?
    merci.

    -----
    "Engineering is the art of making what you want from what you get"

  2. #2
    Sigmar

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    C'est un peu des deux.
    En principe, dans une baignoire avec une géométrie parfaite, l'eau devrait bien s'écouler dans l'autre sens en Australie par rapport à ici, dû aux forces de Coriolis (une prof de physique m'avait dit ça)... d'ailleurs c'est le cas pour des syphon un peu plus gros : les cyclones.
    Cependant, les imperfections de forme sont souvent responsables du fait que l'eau tourne dans un sens plus ou moins aléatoire.
    On a donc affaire à une réalité physique difficile à obtenir en réalité, et qui a vu la création d'une légende urbaine, comme tu dis.
    "I have to understand the world, you see." (Richard P. Feynman)

  3. #3
    Coincoin

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Salut,
    Cependant, les imperfections de forme sont souvent responsables du fait que l'eau tourne dans un sens plus ou moins aléatoire.
    Tu peux remplacer le "souvent" par un "toujours". La force de Coriolis est totalement négligeable à ces échelles.
    Encore une victoire de Canard !

  4. #4
    Tropique

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Hello

    Voici la réponse (définitive) de Cecil Adams, l'expert en matières de légendes urbaines:
    http://www.straightdope.com/classics/a1_161.html
    En résumé, sous nos latitudes l'effet est de l'ordre de 3 10e-7 fois la force due à la gravité, donc négligeable.
    A+
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    f6bes

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Bjr Einstein,
    J'ai eu largement l'occasion d'essayer de vérifier ces dires.
    J'ai passé 24 mois (logé ,nourri par les contribuables français) à Madagascar.
    Endroit parfait pour vérifier ce qui se passe dans les dites baignoires coté hémisphére Sud.Aprés remplissage et équilibre de la masse d'eau, c'était soit ni à droite ,ni à gauche ...ou à droite ...ou à gauche.Pas de quoi conclure .
    Et j'ai eu largement le temps de refaire la manip... fallait bien s'occuper entre deux prises de garde!!
    Bonne soirée

  7. #6
    Pio2001

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    De la même façon qu'avec le pendule de Foucault, la rotation de la Terre imprime à l'eau du lavabo une rotation de un tour toutes les 34 heures à 45° de latitude.

    Si l'eau est parfaitement immobile au départ (moins d'un tour par 34 heures), et si la cuvette du lavabo ne présente aucune irrégularité susceptible de dévier la direction du courant d'une vitesse supérieure à celle-ci, alors seulement ce mouvement initial s'amplifiera sans être perturbé.

  8. #7
    clt

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Bonjour,

    Je m'étonne de voir comparer la force de Coriolis et la gravité pour dire ensuite que Coriolis est négligeable.

    En effet les deux étant perpendiculaires et la force de gravité ne peut faire tourner l'eau ni à gauche ni à droite.

    Donc il faudrait comparer la force de Coriolis à d'autres forces en présence dans la baignoire: la forme de la baignoire, le mouvement initial etc.


    Personnellement, je me rappelle d'avoir "résolu" ce mystère quand j'étais gamin (10/11 ans) : à chaque fois que je prenais le bain je remplissais la baignoire à ras bord et la vidais ensuite. Je faisais même un tourbillon avec la main dans le sens horaire pour observer comment ça se comportait. Et très, très souvent à la fin de la vidange c'est bien dans le sens anti-horaire que j'observais le tourbillon !!!

    C'est étonnant qu'il n'existe pas d'expérience "sérieuse" pour confirmer ou infirmer ce phénomène à "petite échelle".

  9. #8
    calculair

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Cette histoire de lavabo est une véritable legende.

    Il suffit de faire le calcul pour avoir des ordres de grandeur des forces en presence.

    Dans une baignoire parfaite et ou le ffluide est parfaitement immobile et sans convection thermique. ou le tuyau d'ecoulement est construit avec une grande precision, alors peut être à chaque fois que tu videras la baignoire, le tourbillon se fera dans le sens de coriolis.

    Mais si tu faits l'experience ce n'est pas le cas

    Ci joint le calcul des forces en presences et donc tu apprecieras la precision et les precautions à prendre pour reussir l'experience.

    Cordialement
    Images attachées Images attachées  

  10. #9
    mach3
    Modérateur

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    C'est étonnant qu'il n'existe pas d'expérience "sérieuse" pour confirmer ou infirmer ce phénomène à "petite échelle".
    si si, ya eu :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_d..._erron.C3.A9es

    Arsher Shapiro a fait l'expérience, avec un dispositif très bien étudié et beaucoup de patience.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  11. #10
    Pio2001

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Citation Envoyé par clt Voir le message
    Je faisais même un tourbillon avec la main dans le sens horaire pour observer comment ça se comportait. Et très, très souvent à la fin de la vidange c'est bien dans le sens anti-horaire que j'observais le tourbillon !!!
    Tu es dans quel hémisphère ? Dans l'hémisphère nord, la force de Coriolis entraîne les tourbillons dans le sens horaire vus de dessus. Ton observation correspond à l'hémisphère sud.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  12. #11
    calculair

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    L'acceleration de Coriolis est donnée par le relation vectorielle

    ACC Coriolis = 2 W ^Vr ou W est le vecteur rotation de la terre portee par l'axe des pôles et Vr la vitesse d'ecoulement de l'eau

    Si tu interroges Bernoulli il nous dit que la vitesse d'ecoulement de l'eau est
    Vr = Racine carré de (2 g h) La vitesse Vr va dependre du g local. D'ou la comparaison de l'acceleration de coriolis à g

    Si tu remplies bien ta baignoire on admettra que h est voisin de 1 m

    la vitesse Vr va donc dependre de g Un calcul rapide te donnes cette vitesse Vr = 4,4 m/s ( pour une grande baignoire)

    Maintenant si tu calcules l'acceleration de Coriolis à la latitude de 45 °

    Acceleration coriolis = 2 *2*3,14*1/86400 * sin 45 * 4,4 = 0,000 45 m/s²

    Cette acceleration comparée à g est 20 000 plus faible environ.

    On comprend qu'l faut une eau parfaitement immobile , sans courant de convection thermique, une ouverture de l'evacuation sans couple de rotation initial et un ecoulement parfaitement cylindrique. Enfin une baignoire pleine d'eau à ras bord. Pour ce qui concerne le lavabo, cette acceleration sera plus faible puisque h sera bien inferieur à 1 m !!!!!

    cordialement

  13. #12
    clt

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Merci pour toutes ces réponses. Même si je sais que le "bon sens" est très souvent trompeur devant les calculs , je ne peux m'empêcher d'être étonné de cet énoncé:
    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Il suffit de faire le calcul pour avoir des ordres de grandeur des forces en presence.
    Imaginons : le Terrible lance un de ses missiles, par exemple vers pékin, et que je suis capable de me déplacer aussi vite que ce missile. A mi chemin, il suffirait
    que je donne un coup de pied sur la pointe du missile pour qu'il atterrisse finalement à saigon

    Alors ? C'est plausible ou pas ? La force de mon pied est pourtant infiniment plus faible que la poussée des moteurs du missile.


    Donc je veux bien que ce n'est pas Coriolis qui se manifeste à l'échelle de la baignoire mais je ne comprends pas vraiment la raison qui dit que c'est parce que c'est 500000 fois plus faible que la gravité.

  14. #13
    calculair

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Citation Envoyé par clt Voir le message
    Merci pour toutes ces réponses. Même si je sais que le "bon sens" est très souvent trompeur devant les calculs , je ne peux m'empêcher d'être étonné de cet énoncé:


    Imaginons : le Terrible lance un de ses missiles, par exemple vers pékin, et que je suis capable de me déplacer aussi vite que ce missile. A mi chemin, il suffirait
    que je donne un coup de pied sur la pointe du missile pour qu'il atterrisse finalement à saigon

    Alors ? C'est plausible ou pas ? La force de mon pied est pourtant infiniment plus faible que la poussée des moteurs du missile.


    Donc je veux bien que ce n'est pas Coriolis qui se manifeste à l'échelle de la baignoire mais je ne comprends pas vraiment la raison qui dit que c'est parce que c'est 500000 fois plus faible que la gravité.


    Si le rapport des forces est de l'ordre de grandeur de 500 000 , L'erreur sur la cible situé à 1000 km serait de 2 m............

  15. #14
    clt

    Re : coriolis ou legende urbaine?

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Si le rapport des forces est de l'ordre de grandeur de 500 000 , L'erreur sur la cible situé à 1000 km serait de 2 m............
    FAUX !!! Absolument faux!

    J'aurais fait bouger de 2 mètre la fusée sur les 1000 km c'est vrai ! MAIS comme j'exerce une poussée perpendiculaire à l'axe de la fusée sur la pointe de celle-ci, je fais bouger la tête de la fusée de 2 mètre par rapport à son centre. Grosso modo j'aurais fait pivoter l'axe de la fusée de 10% ou 20% ou plus ....

    Donc de Paris à Pékin si on fait 20% de déviation vers le sud c'est plus que Saigon! Probalement l'ocean indien

  16. #15
    obi76
    Modérateur*

    Re : Coriolis ou legende urbaine?

    c'est vrai mais pour ma part je pencherai plutôt pour nu courant (même minime) initialement présent qui va s'amplifier grace au tourbillon de la sortie (la section diminue, des vitesses tangentielles faibles deviennent donc très importante).

    La question est : à quel point l'eau doit-elle être au repos pour ne pas que Coriolis ne puisse être significatif ? à mon avis très faible...

  17. #16
    calculair

    Re : Coriolis ou legende urbaine?

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    c'est vrai mais pour ma part je pencherai plutôt pour nu courant (même minime) initialement présent qui va s'amplifier grace au tourbillon de la sortie (la section diminue, des vitesses tangentielles faibles deviennent donc très importante).

    La question est : à quel point l'eau doit-elle être au repos pour ne pas que Coriolis ne puisse être significatif ? à mon avis très faible...

    reste à determiner la vitesse maximum des courants residuels dans l'eau pour ne pas perturber l'effet coriolis.
    Il faut aussi tenir compte de la symetrie de l'ecoulement

  18. #17
    clt

    Re : Coriolis ou legende urbaine?

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    reste à determiner la vitesse maximum des courants residuels dans l'eau pour ne pas perturber l'effet coriolis.
    Il faut aussi tenir compte de la symetrie de l'ecoulement
    Oui, j'imagine que ce n'est pas simple.

    Pour les courants résiduels dans la baignoire on peut se poser deux questions:
    1) Vous faites des ronds dans une eau calme avec votre main, en combien de temps l'eau redevient calme à nouveau ?
    2) Si j'alimentais en eau en permanence pendant que la baignoire se vide afin de maintenir l'écoulement assez longtemps, est-ce que l'effet coriolis peut se faire sentir ?

    Il me vient une autre interrogation d'après les calculs cités ci-dessus:
    puisque la force Coriolis dépend directement de la vitesse d'écoulement, est-ce que les expériences menées dans un saladier troué sont valables ? Soit la vitesse d'écoulement est bcp plus faible que dans une baignoire qui se vide, soit FC n'a pas le temps de faire son travail (si on agrandit le trou).

  19. #18
    calculair

    Re : Coriolis ou legende urbaine?

    La vitesse d'ecoulement de l'eau depend de la hauteur d'eau.

    l'effet coriolis sera plus intense dans la baignoire que dans un lavabo

    je ne sais pas comment va jouer le diametre de l'ecoulement pour faciliter cet effet;

    enfin pour avoir une idée des vitesses des mouvement d'eau residuel, j'ai imaginé de jeter quelques gouttes d'un colorant dans l'eau


    pour info, quand j'ai vidé ma baignoire, l'eau tournait dans le sens horaire
    ma baignoire est dans l'hemisphère Nord

  20. #19
    obi76
    Modérateur*

    Re : Coriolis ou legende urbaine?

    je pense que les mouvements résiduels peuvent se calculer, mais ils dépendent de beaucoup de chose :

    - le gradient de température
    - l'inertie initiale du fluide
    - la durée de mise en repos

    Avec un simple modèle k-\epsilon on peut déterminer la taille des plus gros tourbillons apparents, à quelle date ils ont cette taille et est ce que l'accélération donnée par eux est plus forte que Coriolis...

    Je sais pas si je vais me lancer dedans mais bref, à voir ^^

  21. #20
    calculair

    Re : Coriolis ou legende urbaine?

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    je pense que les mouvements résiduels peuvent se calculer, mais ils dépendent de beaucoup de chose :

    - le gradient de température
    - l'inertie initiale du fluide
    - la durée de mise en repos

    Avec un simple modèle k-\epsilon on peut déterminer la taille des plus gros tourbillons apparents, à quelle date ils ont cette taille et est ce que l'accélération donnée par eux est plus forte que Coriolis...

    Je sais pas si je vais me lancer dedans mais bref, à voir ^^
    Je suis curieux du resultat.
    Pour info Un deuxième essai dans la baignoire, l'eau a tourné ue 2° fois dans le sens horaire.
    Par contre l'essai dans le lavabo, ou la hauteur d'eau est plus petite que celle qui existait dans la baignoire, qui se trouve dans le même hemisphère que la baignoire, l'ecoulement a créé un tourbillon contre horaire.

  22. #21
    clt

    Re : Coriolis ou legende urbaine?

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Je suis curieux du resultat.
    Pour info Un deuxième essai dans la baignoire,
    Je sens que la consommation d'eau va augmenter sur ce forum
    Pas très écolo tout ça

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