La force de Coriolis est une force d’inertie (ou pseudo-force) qui apparaît dans un référentiel en rotation. Elle dévie perpendiculairement les objets en mouvement par rapport au référentiel tournant. Elle explique notamment la rotation des systèmes météorologiques et la déviation des courants océaniques.
Observer expérimentalement la force de Coriolis
Avec l’application FizziQ, il est possible d’explorer l’effet Coriolis dans un manège.
Étapes :
- Se placer sur un manège ou une plateforme tournante avec le smartphone
- Activer le gyroscope et l’accéléromètre de FizziQ
- Observer les variations d’accélération lors de déplacements radiaux (vers le centre ou vers l’extérieur)
- Comparer avec les prédictions théoriques
- Lancer une balle vers le centre du manège et observer sa déviation (filmée d’un point fixe vs du manège)
Activités scientifiques sur ce thème
Prolongements possibles avec FizziQ : visualisation de la déviation avec un pendule de Foucault et modélisation des cyclones.
En savoir plus
Origine de la force :
Dans un référentiel en rotation (Terre, manège), un objet en mouvement semble dévié car le référentiel tourne sous lui. Cette “déviation” est décrite par la force de Coriolis, perpendiculaire à la vitesse.
Direction de la déviation :
- Hémisphère Nord : déviation vers la droite du mouvement
- Hémisphère Sud : déviation vers la gauche
Effets à l’échelle terrestre :
| Phénomène | Explication Coriolis |
|---|---|
| Cyclones | Rotation dans le sens cyclonique (contribution majeure) |
| Alizés | Déviation des vents vers l’ouest |
| Pendule de Foucault | Rotation du plan d’oscillation |
Attention : la force de Coriolis n’explique pas à elle seule tous les mouvements des océans. Le Gulf Stream, par exemple, résulte surtout de la circulation océanique générale (vents dominants, gyres, différences de densité) ; Coriolis n’y intervient que comme un facteur parmi d’autres.
Ordre de grandeur :
Sur Terre (ω ≈ 7,3 × 10⁻⁵ rad/s), la force de Coriolis est très faible pour des objets de taille humaine. Elle n’affecte PAS le sens de vidange d’un lavabo (c’est un mythe !).
Formule
Force de Coriolis : F⃗_c = -2m × ω⃗ × v⃗
En module (mouvement horizontal à la latitude λ) : F_c = 2 × m × ω × v × sin(λ)
Accélération de Coriolis : a_c = 2 × ω × v × sin(λ)
où :
- m : masse de l’objet (kg)
- ω : vitesse angulaire de rotation (rad/s)
- v : vitesse de l’objet dans le référentiel tournant (m/s)
- λ : latitude (pour la Terre)
Exemples d’application
- Les tireurs d’élite à longue distance doivent corriger la déviation de Coriolis
- Les cyclones tournent dans des sens opposés dans les deux hémisphères
- Le pendule de Foucault au Panthéon fait un tour complet en 32 heures
- Les missiles balistiques intercontinentaux intègrent la correction de Coriolis
FAQ
Q : L’eau tourne-t-elle vraiment différemment dans les deux hémisphères ? R : Non, c’est un mythe ! La force de Coriolis est bien trop faible à l’échelle d’un lavabo. Le sens de rotation dépend de la géométrie de la cuve et des perturbations initiales.
Q : Peut-on détecter Coriolis avec FizziQ au quotidien ? R : Difficilement. Sur Terre, l’effet est trop faible pour être mesuré avec les capteurs d’un smartphone. En revanche, sur un manège qui tourne vite, l’effet devient détectable.
Q : Pourquoi dit-on que c’est une “pseudo-force” ? R : Elle n’existe que dans le référentiel tournant. Un observateur extérieur (dans un référentiel galiléen) ne la voit pas : l’objet suit une trajectoire rectiligne, c’est le référentiel qui tourne.
Q : Comment visualiser l’effet Coriolis en classe ? R : Placez une feuille sur un tourne-disque et tracez une ligne droite avec un feutre. Vue d’en haut, la ligne paraît droite, mais sur la feuille elle est courbe.
Concepts liés
Référentiel tournant - Force centrifuge - Forces d’inertie - Rotation terrestre - Météorologie - Pendule de Foucault