Mouvement centripète de grains dans de l'eau tournante
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Mouvement centripète de grains dans de l'eau tournante



  1. #1
    rogedile

    Mouvement centripète de grains dans de l'eau tournante


    ------

    Bonjour à tous,
    je ne parviens pas à m’expliquer le phénomène suivant aisément observable par tout un chacun sans matériel spécifique :
    Je jette du gros sel dans un récipient rond à fond plat, contenant de l’eau et je mets l’eau en rotation avec un instrument quelconque (bâtonnet, manche de cuiller…)
    J’observe qu’une fois au fond, les grains de matière se rassemblent en une galette centrale alors qu’on pourrait s’attendre à ce qu’ils migrent vers la périphérie sous l’effet de la force centrifuge.
    Si l’eau continuant de tourner, je disperse les grains avec le bâtonnet, ils reviennent rapidement vers le centre.
    Question : quelle est le phénomène physique qui s’exerce sur chaque grain pour lui donner ce mouvement centripète ? Quelle est l’expression mathématique de la force qui s’exerce sur lui, nécessairement supérieure à la force centrifuge?
    Je ne cherche pas a résoudre l’équation du mouvement des grains, simplement à comprendre ce qui le pousse vers le centre.

    J’ai eu la curiosité de refaire l’expérience en doublant le fond du récipient avec un fond que je peux faire tourner, et j’observe alors que les grains sont projetés vers l’extérieur quand je fais tourner l’eau et le « double fond », mais qu’ils reviennent au centre quand j’arrête la rotation du double fond, l’eau continuant de tourner.
    Je serais reconnaissant à celui qui pourrait m’éclairer.

    -----

  2. #2
    LPFR

    Re : Mouvement centripète de grains dans de l'eau tournante

    Bonjour et bienvenu au forum.
    Si vous faites tourner tout le récipient, la surface de l’eau prendra une forme de paraboloïde de révolution. C’est la surface d’équilibre entre la force de gravité et la force centripète.
    Des objets plus denses que l’eau s’accumuleront sur les bords externes du fond.

    Maintenant, si vous arrêtez le récipient (sans arrêter l’eau), la viscosité fera que la vitesse de rotation de l’eau au niveau des parois tombera à zéro. Le bord externe de la surface sera plus bas que le paraboloïde d’équilibre précèdent. Du coup, il va se créer un courant en surface qui pousse l’eau vers les parois. Ce courant va continuer en descendant le long des parois. Puis au fond il retourne vers le centre et remonte autour de l’axe.
    C’est ce courant qui entraîne votre sel vers le centre en bas.

    Ce même processus a lieu dans un tournant d’une rivière. Ici, le courant descendant le long des parois externes au virage érode les parois et entraîne le matériel érodé vers le centre du virage où il se dépose (du moins partiellement). L’extérieur du virage recule et l’intérieur avance : c’est la formation d’un méandre.
    Au revoir.

  3. #3
    rogedile

    Re : Mouvement centripète de grains dans de l'eau tournante

    merci de votre réponse, et a bientôt

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