D'où vient le vent apparent ?

[invite73008d85]

Je me suis posé une petite question existentielle : d'où vient le vent apparent ?

Cela peut-paraître idiot, mais quand on y réfléchit, c'est plus compliqué que ça en à l'air.

Prenons un cas simple pour bien visualiser :

Vous regarder un cycliste à l'arrêt (référentiel terrestre supposé galiléen). Des flocons de neige tombent doucement, à la perpendiculaire (il n'y a pas de vent). Maintenant, le cycliste avance à vistesse constante. Il se prend les flocons par devant.

Jusque là, rien de bien compliqué.

Mais plaçons nous maintenant dans le référentiel du cycliste (lui aussi supposé galiléen). Ce n'est plus le cycliste qui avance, mais la Terre qui tourne sous vos roues. Et pourtant, il se prend toujours les flocons dans la figure, et ceux-ci vont à la même vitesse que la Terre. Ce n'est pas la même force qui est appliquée sur la Terre et sur les flocons, puisque ceux-ci sont plus léger. Ils sont donc "accrochés" à la Terre.

Comment cela se fait-il ? (ou bien, où est-ce que je me suis trompé dans mon raisonnement ?)
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[Gloubiscrapule]

Je vois pas trop ce que tu veux dire, mais l'air (l'atmosphère) est lié à la Terre. Et les flocons se déplacent par rapport à l'air. Donc si le cycliste se déplace par rapport à la Terre, il se déplace par rapport à l'air et donc par rapport aux flocons.

[invite73008d85]

Ca c'est évident dans le référentiel terrestre. Mais dans le réferentiel du cycliste, ce l'est moins : comment l'atmosphère est-elle liée à la Terre ?

[ansset]

ben heureusement que l'atmosphère ( qui n'est pas du vide ) est globalement accrochée à la terre.

je m'imagine au kenya à l'équateur.
40 000 km ( circonférence ) en 1 jour soit 24 H
1660 km/h de vent ????????

le cycliste a interêt a être cuissus !!

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite73008d85]

En temps normal, l'atmosphère suit le mouvement de la Terre à cause de son inertie (je suppose). Mais lorsque le cycliste avance, dans son référentiel, il provoque une accélération de la Terre dans un sens quelconque. Mais pourquoi l'atmosphère suit elle le mouvement ?

[Coincoin]

Salut,

Quand le cycliste accélère, son référentiel n'est plus galiléen. Et dans un référentiel non-galiléen, il apparaît une force fictive appelée force d'inertie d'entraînement (c'est à ce prix qu'on peut continuer à utiliser le principe fondamental de la dynamique dans un référentiel non-galiléen). Donc l'atmosphère, la route et la vache sur le bas-côté sont tous soumis à une force qui les fait accélérer.

Dans un référentiel galiléen, c'est plus simple. Il n'y a pas de force d'inertie d'entraînement. L'atmosphère, la route et la vache restent fixes. Et le cycliste accélère.

[invite73008d85]

Mais qu'en est-il quand le cycliste avance à vitesse constante ? Il se prend toujours les flocons dans la figure

[Coincoin]

Parce qu'il a mis toute l'atmosphère et ses flocons en mouvement quand il a accéléré. Ensuite, les flocons n'ont pas de raison de perdre ce mouvement (il n'y a pas de frottements car l'atmosphère a le même mouvement).

C'est là qu'on se rend compte que notre intuition s'est forgée dans un référentiel galiléen.

[invite73008d85]

Oui, je venais de le comprendre, mais j'avais la flemme de venir poster pour dire que j'avais compris.

Merci quand même.

Juste une dernière petite question, et après promis j'arrête de vous embêter : cette force fictive, on l'a inventée juste pour que les calculs collent avec les observations, où est-elle le fruit de démonstrations scientifique ?

[Coincoin]

Ça se démontre tout simplement.
Le principal fondamental de la dynamique te dit que où est la somme des forces. Ça, ça marche dans un référentiel galiléen.
Maintenant, prenons un référentiel non-galiléen car en accélération. Notons l'accélération de ce référentiel par rapport à un référentiel galiléen donné et l'accélération d'un objet dans le référentiel non-galiléen. Alors l'accélération de cet objet dans le référentiel galiléen est . En appliquant le principe fondamental de la dynamique dans le référentiel galiléen, j'ai donc . Le truc, c'est de réécrire ça sous la forme où . J'ai donc bien un truc qui ressemble au principe fondamental de la dynamique : la masse fois l'accélération mesurée dans mon référentiel est égale à la somme des forces. Simplement, le fait que mon référentiel n'est pas galiléen fait que je dois rajouter une force , appelée force d'inertie d'entraînement. Cette force n'est qu'une manière déguisée de prendre en compte l'accélération de mon référentiel.

Si ton référentiel n'est pas simplement en accélération rectiligne, mais aussi en rotation, il y a encore une autre force qui apparaît : la force de Coriolis.

[invite73008d85]

Merci beaucoup.