Nous avons trouvé une expérience permettant recréer une mini tornade. Nous avons décidé de réaliser cette expérience pour tester et chercher à savoir si nous pouvons dévier une tornade.
Schéma de notre prototype
Réalisation du Simulateur:
Materiel:
-Carton de type déménagement
-Gros scotch
-Cutter
-Film plastique de type alimentaire
-Tasseaux de bois
-Clous
Étape 1 :
-Découper 4 morceaux de carton de 55cm en hauteur et 30cm en largeur.
-Dans chaque morceau de carton découper une fente de 49 cm de hauteur et de 2 cm de largeur, placée à 3 cm du haut et à 2 cm du côté droit.
(voir schéma ci-dessous)
-Dans 2 morceaux de carton découper une fenêtre de 45 cm de haut et 15 cm de large située à 5 cm du côté droit et du haut.
(voir schéma ci-dessous)
Étape 2:
-Recouvrir les 2 fenêtres avec le film plastique.
-Recouvrir de peinture noire ou de sac poubelle sur la face intérieure les 2 morceaux de carton qui ne possèdent pas de fenêtres.
Étape 3 :
-Fixer les 4 morceaux de carton ensemble à l'aide des tasseaux de bois et des clous, (et du scotch si besoin) suivant un ordre précis !
(voir schéma ci-dessous)
Réalisation sous SolidWorks:
Réalisation de l'expérience : ( les vidéos sont à regarder avec du son pour plus d'explications ! )
Matieriel :
-plaque chauffante
-plat
-eau
-simulateur
Observations et résultats:
Lors de notre simulation, la plaque chauffante fait bouillir l'eau qui se transforme en vapeur et remonte. Il n'y a plus d'air en surface et l'air qui remplace la vapeur est obligée de rentrer par les 4 fentes du simulateur, ce qui fait tourner la vapeur d'eau de plus en plus vite jusqu'à ce qu'un vortex ( tourbillon de vapeur ) se forme. Nous avons aussi remarqué que lorsque nous retournons le simulateur c'est-à-dire lorsque les fentes sont inversées, le sens de rotation change.
Conclusion :
Nous constatons que selon la position des fentes, le sens de rotation de la tornade change ce qui prouve que la force de Coriolis ( force fictive créée par la rotation de la Terre qui agit perpendiculairement à la direction du mouvement d'un corps ) n'a aucun effet sur le sens de rotation des tornades. C'est aussi le cas pour les tornades à taille réelle où c'est le cisaillement des vents (cf formation des tornades, infos supplémentaires sur les tornades ) qui donne le sens de rotation au rouleau horizontal qui conserve cette rotation lorsqu'il se redresse.
Peut-on dévier une tornade avec du son ?
Le son est une vibration mécanique d'un fluide qui se propage sous forme d'ondes. Une onde sonore correspond à une variation de pression qui est créée par la source sonore. On peut assimiler la propagation du son dans un fluide au jet d'une pierre dans un plan d'eau calme. Les ondes s'éloignent du point de chute en diminuant d'intensité. En revanche ce n'est pas une vague qui se déplace mais un changement de hauteur de l'eau à un point donné. L'eau en ce point donné ne se déplace que verticalement. De la même manière, la pression augmente en un point donné au passage de l'onde sonore.
Animation qui montre la variation de pression et la propagation du son :
La pression diminue en s'éloignant de la source d'émission du son. Les particules jaunes ne se déplacent pas mais leur hauteur change au passage de l'onde sonore.
calcul de la pression générée par l'enceinte :
Effets du son sur une flamme :
Effets du son sur un modèle réduit de tornade :
Conclusion :
Lorsqu'une enceinte émet un son de basses fréqences ( ce sont les fréquences qui causent les plus importantes variations de pression ) la tornade semble se déformer et avoir plus de mal à se maintenir que lorsqu'il n'y a pas d'enceinte. Le son semble donc avoir un effet sur notre modèle réduit de tornade. Mais les résultats ne sont pas assez convaincants pour admettre que le son est capable de dévier une tornade.