On connaît tous ce fameux mythe qui dit que les tourbillons de l'eau dans un lavabo tournent dans l'autre dans l'hémisphère sud. À tel point qu'on en vient à négliger une question autrement plus importante : pourquoi a-t-on un tourbillon de l'eau ?

A premiere vue, je dirais que c'est du au fait que les trous des lavabos ou dans les baignoires ne soient pas réellement centrée, mais je ne vois pourtant pas trop comment enclencher le mouvement.

Pour ceux qui se poseraient encore la question du sens du tourbillon, je vous invite à essayer vous même dans votre baignoire, il est très facile d'impulser le tourbillon dans un sens ou dans l'autre avec votre doigt. 

Merci pour vos réponses

Salut,

En fait le mythe du tourbillon de Coriolis n'est pas tant un mythe que ça, mais pour pouvoir l'observer il faut (de mémoire) un conteneur à fond plat, de plusieurs dizaines (centaines ?) de litres, qui soit laissé reposer plusieurs jours dans un milieu clos et non ventilé. Ensuite si on enlève le bouchon (là aussi il faut faire attention sur comment l'enlever), alors on pourra effectivement observer un tourbillon dont le sens de rotation dépendra de l'hémisphère. Tu peux voir une expérience qui va dans ce sens dans cette vidéo en anglais : https://www.youtube.com/watch?v=ihv4f7VMeJw

Donc on n'est bien d'accord que Coriolis ne fait pas tourner l'eau de ton lavabo dans la vie de tous les jours, mais l'effet existe quand même.

Maintenant, en ce qui concerne le tourbillon, il est lié au moment de rotation de l'eau. Ce moment de rotation vient de la rotation naturelle de l'eau dans ton évier (par exemple quand tu la touilles avec le doigt...), mais aussi de la forme de l'évier lors du vidage : si l'évier n'est pas parfaitement symétrique, tu vas avoir des courants qui seront d'intensité différente suivant l'endroit où tu te trouves dans l'évier. Quand ces courants vont se rencontrer, comme ils ne seront pas parfaitement opposés ils vont avoir tendance à créer un tourbillon.

Autant pour un évier, ton explication ne me choque pas à cause de leur forme incurvé un peu étrange qui fait que certains cotes de l'évier sont plus pentus que d'autres. 

Mais j'observe souvent le phénomène dans des baignoires de même, à fond à peu près plat et je vois pas trop écoute pourrait venir la rotation. Cela serait du au fait que les sorties d'eau sont généralement placées dans des coins ?

pour la vidéo, je ne pense pas que l'on puisse conclure avec l’assurance des auteurs que le tourbillon observé a  pour cause Coriolis sur une seule expérience.

Il faudrait a minima répéter plusieurs fois l'expérience et si possible avec des récipients différents et obtenir systématiquement le bon sens de rotation pour conclure " l'expérience met en évidence Coriolis à 95%" de chance par exemple . 

Même en prenant toutes les précautions pour que l'eau soit parfaitement immobile au départ,  la seule  mise en vitesse après ouverture de la vidange  va  créer immédiatement dans la zone d’évacuation un gradient de  vitesse important  où on sera en régime turbulent, avec sans doute des détachements tourbillonnaires d'orientation initiale plus ou moins aléatoire même avec une géométrie parfaitement axisymétrique, pouvant amorcer un tourbillon plus macroscopique. ( il y a d'ailleurs, je pense, un rôle important du diamètre de l'évacuation dans la formation du tourbillon quelle que soit sa cause.)

L'accélération de Coriolis bien sûr existe mais est extrêmement faible  .

On peut utiliser le nombre adimensionnel de Rossby  ( cf ce nom) pour caractériser dans un repère tournant le rapport des forces d'inertie à la force de Coriolis. Il y a quatre à cinq ordre de grandeur d'écart dans une telle expérience si on vide le réservoir avec un débit important . Je vois mal comment, sur une seule expérience, on pourrait avec certitude attribuer l'observation à Coriolis alors que quelles lque soient les précautions prises , on amorce un régime turbulent dans l'évacuation.

Dans le repère tournant terrestre , compte tenu de la faible vitesse de rotation  , la force de Coriolis affectant un écoulement ne deviendrait du même ordre ou supérieure  aux    forces hydrodynamiques   que pour des phénomènes où le facteur d'échelle est considérable . ( le rôle est indubitable dans les formations de cyclones ou les courants océaniques par exemple ).

Si on revient sur le nombre de Rossby,  il est de la forme \(R=\dfrac{V}{fL_c}\) ,\(V\) est la vitesse de l'écoulement, \(L_c\) une longueur caractéristique, \(f\) le paramètre de Coriolis proportionnel à \(\Omega\), donc pour la terre \(\sim 7.3\; 10^{-5}Rd/s\). Le nombre de Rossby doit être "petit" pour que Coriolis joue un rôle facilement mesurable.  

Il y a donc une autre façon pour que \(R\) soit assez petit à l'échelle du  \(L_c\) d'un petit récipient ,disons avec \(L_c \sim 1 \;m\). C'est  que le débit d'écoulement, donc la vitesse ,  soit très faible pour rester laminaire dans l'entonnement, en ayant par exemple un robinet de réglage à l'extrémité de l'évacuation. (...là je fais de la physique avec les mains et j'improvise  )

Dans cas, si la rotation s'amorce, même très lentement, on pourrait alors avec plus de certitude dire  que  Coriolis en est la seule cause  et que on a trouvé une expérience  substitut au pendule Foucault ! 

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Edité par Sennacherib 16 juillet 2017 à 11:31:35

Merci pour les infos ! C'est toujours bon à prendre, même si on s'éloigne un peu du sujet initial

> pour la vidéo, je ne pense pas que l'on puisse conclure avec l’assurance des auteurs que le tourbillon observé a pour cause Coriolis sur une seule expérience.

Je suis tout à fait d'accord, c'est un gros défaut de la vidéo. Cela étant dit, une expérience plus détaillée a déjà été menée, et pourrait effectivement servir de substitut au pendule de Foucault. Je ne retrouve plus la source que j'avais lue à l'époque, mais en voici une autre : https://en.wikipedia.org/wiki/Ottokar_Tumlirz

La logique des tourbillons n'est pas complètement découverte (c'est mon avis de profane). Certains prétendent qu'un évier se vide plus vite avec un tourbillon que sans lui. Est-ce vrai, et si oui.. : pourquoi ? Parce que la nature cherche le chemin ou le mode de déplacement le plus rapide d'un point à un autre ?

La physique attribue aux tourbillons de Karmann un effet retardant dans l'écoulement d'un fluide, par augmentation de la traînée; mais c'est plus une constatation qu'une explication.

Le naturalisme, à la mode de Viktor Schauberger dans les années 1930, attribuait même aux tourbillons des rivières un effet d'énergie "remontant vers la source" dont se serviraient par exemple les brochets ou les truites pour remonter les rivières. Cette idée a énormément intéressé le pouvoir allemand qui s'est lancé par la suite dans la seconde guerre mondiale..