le seau de Newton

[Bruno0693]

Bonjour,

Je suis en train de lire " La magie du cosmos " de B. Greene. Un chapitre est consacré à la définition de l'espace selon Newton via son expérience du seau en rotation.

Je rappelle l'expérience :

Soit un seau d'eau suspendu par une corde. On enroule la corde puis on la libère et le seau se met à tourner. Dans un premier temps le seau tourne tandis que la surface de l'eau reste lisse. Dans un deuxième temps, le seau continue à tourner et la surface de l'eau prend une forme concave.

On se demande alors "par rapport à quoi" l'eau est en rotation.

Une première réponse serait de dire qu'elle est en rotation par rapport au seau. Or, je trouve écrit dans le livre : " Toutefois, comme le montra Newton, cela ne marche pas [de prendre le seau comme référence]. On voit tout au début, lorsqu'on lâche le seau pour le laisser tourner, qu'il y a vraiment un mouvement relatif entre le seau et l'eau, parce que l'eau ne se déplace pas immédiatement. Au départ, la surface de l'eau reste plane. Ce n'est qu'un peu plus tard, lorsque l'eau se met à tourner et qu'il n'y a plus de mouvement relatif entre l'eau et le seau, que la surface de l'eau est concave. "

Je ne comprends pas pourquoi, lorsque l'eau se met à tourner, on ne peut plus parler de mouvement relatif entre l'eau et le seau ? En effet, un observateur sur le seau pourrait se dire immobile et verrait l'eau tourner, de même un observateur sur l'eau se penserait immobile et verrait le seau tourner...

Pourquoi donc, à partir du moment où l'eau se met à tourner, ne peut-on plus parler d'un mouvement relatif entre le seau et l'eau ?

Merci d'avance pour vos réponses.
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[invitec053041c]

Salut.
Saute sur un manège qui est en train de tourner: tu es au déut déstabilisé et donc tu tombes ou bouges par rapport au sol du manège.
Puis tu tiens debout, tu tournes alors en même temps que le manège: tu n'as plus de mouvement relatif par rapport au manège.

[Bruno0693]

Merci pour ta réponse.

Je crois que j'ai compris maintenant : quand l'eau se met à tourner, elle forme "un tout" avec le seau (comme la personne stable sur le manège) et son mouvement n'est plus relatif à ce dernier.

[invite6dffde4c]

Je crois que j'ai compris maintenant : quand l'eau se met à tourner, elle forme "un tout" avec le seau (comme la personne stable sur le manège) et son mouvement n'est plus relatif à ce dernier.

Bonjour.
Oui, grosso modo c'est ça.
Au début le seau tourne mais l'eau ne tourne pas, seule la couche en contacte avec la paroi du seau est entraînée par celle-ci.
Puis, la viscosité de l'eau fait que, petit à petit, toute l'eau se mer à tourner. La surface de l'eau n'est plus horizontale, car la force centrifuge la pousse vers l'extérieur et la force centrifuge est d'autant plus grande qu'on est loin de l'axe de rotation.
Mathématiquement, la forme de la surface est un "paraboloïde de révolution", comme les antennes "paraboliques" (dites "paraboles").
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2c6a0bae]

Bonjour.
Oui, grosso modo c'est ça.
Au début le seau tourne mais l'eau ne tourne pas, seule la couche en contacte avec la paroi du seau est entraînée par celle-ci.
Puis, la viscosité de l'eau fait que, petit à petit, toute l'eau se mer à tourner. La surface de l'eau n'est plus horizontale, car la force centrifuge la pousse vers l'extérieur et la force centrifuge est d'autant plus grande qu'on est loin de l'axe de rotation.
Mathématiquement, la forme de la surface est un "paraboloïde de révolution", comme les antennes "paraboliques" (dites "paraboles").
Au revoir.

un exo à ce sujet :
http://forums.futura-sciences.com/thread165120.html

François