tourbillon dans une piscine

[nicus]

Bonjour,

je me posais hier une petite question en nettoyant ma piscine (piscine gonflable, circulaire) :
Quand je crée un tourbillon, (par exemple en marchant ou nageant bêtement en rond), comment se fait il que toutes les particules (feuilles, inscetes et autres) finissent par se regrouper au centre de la piscine ? Au passage, c'est un moyen tres pratique pour enlever toutes les saletés d'un coup avec une epuisette !

Je suppose que cela a à voir avec le fait que la vitesse de l'eau est nulle au centre de la piscine, mais pourquoi se sont les grosses particules qui s'y accumulent ?
En v'la une question qu'elle est bonne !

Avis aux specialistes de la mecanique des fluides !

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[zoup1]

Le phénomène est vraissemblablement le même que celui observé dans une tasse de thé... Lorsque l'on fait tourner le liquide dans la tasse, les débris de feuilles ont tendances à se rassembler au centre de la tasse.

L'explication est un peu difficile mais en gros elle est liée à l'apparition d'un écoulement secondaire sous comme illustré sur l'image attaché.
l'origine de cet écoulement provient du fait qu'il existe un gradient de vitesse vertical.

[invite3e67d1f2]

le dessin de la tasse indique que les particules flottante se collent sur les bords....il est faux.

On peut penser qu'il s'agit de centrifugation : les particules les plus lourdes (en surface l'eau dans ce cas) s'éloignent du centre les objets flottants (plus légers que l'eau) se rassemblent au centre. Si ma théorie est juste je pense qu'au fond de la piscine ce sont les objets immergés qui se collent a la paroi....
que donne l'essai?

[zoup1]

Le cas des objets flottants est plus compliqué... Car il y a souvent à l'interface eau-air des protéines ou des molécules surfactantes qui forment des films plus ou moins rigides.

Il faut bien se rendre compte que l'écoulement représenté sur la figure ci-dessus n'est qu'un écoulement secondaire... l'écoulement principal est l'écoulement de rotation et est beaucoup plus important que l'écoulement secondaire.

Il me semble bien que ce phénomène porte un nom... c'est ce que l'on appelle le pompage d'Ekmann

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb2ad4218]

Bonjour, dans le cadre des TIPE de MPSI (première année de maths sup) je voudrais choisir comme sujet "les tourbillons formés par les feuilles de thé"
Aurie vous des informations à ce sujet ?
merci d'avance !

[obi76]

Sans chercher jusque là, la ségrégation des particules entraînées par l'écoulement dépend de leur densité et de leur volume. Si leur nombre de stokes est faible, ils vont suivre l'écoulement et se recentrer au centre des tourbillons. L'apparition d'un tourbillon secondaire est effectivement nécessaire car on n'observe pas ce phénomène en 2D. Cependant pour les particules dites "balistiques" (I.E. avec un nombre de Stokes élevé), elles vont être éjectées des tourbillons pour se coller sur les bords de la piscine (ou de la tasse).

Cordialement,