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TPE
I
.Introduction:
Etymologie
:
Comment parler des cyclones sans parler de la
force Coriolis qui influe directement sur leur
trajectoire ?
Pour plus de précision sur celle-ci
je vous invite à lire ces quelques lignes…
Ingénieur et mathématicien français.
Assistant à l’École polytechnique
à Paris, Gustave Coriolis (1792-1843)
étudie la composition des vitesses et
des accélérations.
Dans un article "Sur les équations
du mouvement relatif des systèmes de
corps" (1835), il montre que, pour un corps
en mouvement sur la surface d’un solide
en rotation, il s’introduit un terme supplémentaire
dans l’accélération, équivalant
à une force nommée depuis force
de Coriolis.
Cette force, perpendiculaire à la vitesse,
a pour conséquence d’imposer une
trajectoire courbe à un corps qui autrement
se déplacerait de façon rectiligne.
Sur terre, la force de Coriolis détermine
la direction générale des vents
et des courants marins, et explique la rotation
des ouragans.
Pour
une quantité d’air, il a deux
forces qui s’exercent (si on se place
dans le référentiel terrestre)
: la force Coriolis et la force de pression.
Tentons d’expliquer ce qu’est
la force de pression. Les forces de pression
sont dirigées des hautes vers les basses
pressions. Pour mieux comprendre, suivons
l’analogie suivante : la pression en
un point peut être comparée a
l’altitude d’un point et la force
de pression serait alors l’analogue
de la pesanteur .De même qu’une
bille sur un plan incliné subit une
force qui la fait descendre selon la ligne
de plus grande pente vers les basse altitude,
une masse d’air descend vers les faibles
pressions selon la ligne de plus grande «
baisse de pression ».
L’air s'il était soumis à
cette seule force, "descendrait"
en ligne droite de l'anticyclone vers la dépression
Mais dès que l'air est mis en mouvement,
il s'y applique une force de Coriolis dirigée
vers la droite, ce qui dévie la trajectoire
des masses d'air qui ont tendance à
« contourner » la dépression
dans le sens contraire des aiguilles d'une
montre au lieu de s'y engouffrer directement.
Les masses d’air sont soumises à
une quatrième force qui est responsable
de la forme en spirale des dépressions.
Il s’agit de la force de frottement
ou de friction.
En effet l’air est un fluide légèrement
visqueux. On a donc une force opposée
au sens du mouvement au niveau de la zone
de friction avec la Terre (> à basse
altitude).Ainsi pour une altitude inférieure
à 2 km, les vents sont ralentis par
le contact avec le sol. Cette force est d'autant
plus grande que le sol est irrégulier
: elle est petite au-dessus des océans
mais importante au-dessus des forêts,
par exemple.
Sans les forces de friction, le vent aurait
tendance à tourner en cercle autour
du centre dépressionnaire, comme expliqué
précédemment. Mais en prenant
en compte les frottements à la surface
de la Terre, les vents de surface sont ralentis
et la force de Coriolis, proportionnelle à
la vitesse, diminue. La force de pression
devient dominante, et ainsi l’air a
un mouvement en spirale vers le centre dépressionnaire.
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