TPE sur les cyclones

[adri34]

Bonjour à tous,

Je suis en classe de première S et dans le cadre du bac on doit réaliser un TPE (travaux pratiques encadré ou sorte d'exposé) sur un thème précis. On doit poser une problématique sur le thème et y répondre en y introduisant des maths et du SVT. Or sur internet il est très difficile de trouver des explications précises sur le sujet.

La problématique étant : " Qu'est-ce-qui fait que l'oeil d'un cyclone est si calme au sein d'un phénomène météorologique dévastateur ?

Merci de vos réponses.

Adrian

[maxime-aix]

Ça sent la mécaniques des fluides, Coriolis...

[music85]

Et dans ce cas-là, on serait plus sur de la physique. Après, cela dépend comment il veut traiter son sujet.

[Higurashi]

Effectivement, il est question de moment angulaire etc.. ^^

[Cotissois 31]

C'est un sujet très très précis pour un TPE /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

En gros, c'est parce que le tourbillon d'un cyclone ne peut pas se concentrer comme dans une tornade. Le centre du tourbillon est marqué par une transition sur quelques dizaines de kilomètres, donc le vent ne va pas changer de direction d'un coup, il doit d'abord décelerer. De plus, l'oeil est une zone où l'air d'altitude s'engouffre, donc ça empêche la convection dans la zone, et ça force l'air convergent à rester à distance du centre. Donc on s'assure un temps relativement calme tant que l'air d'altitude s'engouffre.

[Higurashi]

En vrai c'est plus compliqué que ça non ? Je crois qu'il y'a une histoire de moment angulaire dans le tas . Surtout que c'est le fait que le mur s'excentre qui forme une subsidence qui va ensuite encore accentue l'espace délaissé au milieu, appelé l'oeil /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Cotissois 31]

Le moment angulaire c'est une quantité physique qui exprime la rotation. Tu peux écrire des équations basées sur le moment angulaire si tu veux /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

Tu veux peut-être parler de la conservation du moment angulaire, mais je ne suis pas sûr que ce soit très utile sur ce cas, ou alors d'une manière que je ne connais pas...

[Higurashi]

Le moment angulaire c'est une quantité physique qui exprime la rotation. Tu peux écrire des équations basées sur le moment angulaire si tu veux

Tu veux peut-être parler de la conservation du moment angulaire, mais je ne suis pas sûr que ce soit très utile sur ce cas, ou alors d'une manière que je ne connais pas...

J'en parlais y'a pas longtemps avec l'ancien membre Paix ^^

Ce sont les lignes de valeur de moment angulaire dans un cyclone . Le moment angulaire diminue en se rapprochant du centre du cyclone, ce qui a tendance acceléré la vitesse de rotation en se rapprochant du mur de l'oeil.

D'une autre manière, le fait que l'oeil a tendance a s'élargir en montant en altitude, donnant une forme de tribune de stade de foot, est justement la conséquence de cette conservation . Le gradient de pression diminue en montant, et ne parvient plus a compensé la force centrifuge, donc l'oeil s'élargit en altitude, le moment angulaire ré-augmente un peu, etc..

[adri34]

Bonjour à tous,

merci de vos réponses, c'est un sujet très très compliqué quand même sur l'oeil du cyclone, et pour les maths ça ne doit pas dépasser le niveau lycée. J'ai énormément cherché d'infos sur le net sans rien trouver de plus que des descriptions de la structure de l'oeil et du cyclone. Vous avez parlé de moment angulaire, vous pouvez m'en dire plus dessus et m'expliquer le phénomène plus précisément car je trouve que c'est très intéressant ce que vous racontez.

Pour Cotissois 31 un TPE un un questionnement sur un thème précis et les profs sont d'accord pour cette problématique, on a mis 2 semaines à la trouver.

Au fait pour le plan du TPE qu'est ce qui serait le mieux : le cyclone en général puis l'oeil ou parler de l'oeil dans deux parties différentes?

Adrian

[julienmétéo]

Moi je dis change de sujet, fais sur les volcans, c'est beaucoup plus simple!

(Perso j'avais eu 18 sur les volcans )

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Cotissois 31]

Pour préciser sur ces histoires de conservation de la rotation, on oublie souvent qu'elles ne sont pas des règles générales.

La conservation du moment angulaire est générale pour un solide (effet patineur), pas pour un fluide.

Un fluide n'a pas de liaisons solides donc la conservation du moment angulaire n'est à priori qu'une coïncidence.

Du coup, il faut mieux dire que : "par analogie avec l'effet patineur, on peut considérer la conservation du moment angulaire", et non pas simplement "la conservation du moment angulaire nous dit que..."

La conservation du moment angulaire est donc une drôle de loi qui se vérifie souvent pour les fluides sans qu'on ne sache trop pourquoi. Les équations nous disent seulement qu'en cas de divergence, le cisaillement (donc le rotationnel du vent) tend à augmenter dans la direction transverse (ça revient à la conservation du tourbillon potentiel qui est une grandeur physique inventée de toute pièce). Tout le reste est loin d'être "straightforward".

En résumé, la conservation du moment angulaire est un outil pratique pour prévoir, mais n'explique pas grand chose sur les mécanismes physiques d'ajustement. Or, l'ajustement est souvent sous-estimé (voire oublié) dans tous les raisonnements, alors que c'est la seule base théorique pour suivre le chemin d'un état 1 à un état 2.

[Higurashi]

Le raisonnement de la conservation du moment angulaire absolu marche en dehors de l'oeil, mais dans l'oeil ce raisonnement devrait donner une valeur infinie pour la vitesse, ce qui n'est pas le cas. Je prend un raccourci évident, mais si on considère que l'écoulement est barotrope pour un cyclone tropical, la subsidence dans l'oeil correspond à une diminution de la hauteur du géopotentiel (ou de la hauteur du fluide si on raisonne en eau peu profonde), et par conservation de la vorticité potentielle, ça se manifeste alors par une diminution de la rotation.

Pourtant les valeurs de moment angulaire absolue diminuent en se rapprochant du centre sur le schéma ..

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Higurashi]

Ah d'accord ^^

Bah dans ce cas on utilise quoi , la vorticité potentielle comme tu en as parlé plus haut ?

[Cotissois 31]

A propos de la conservation du moment angulaire, il semble qu'elle se vérifie universellement pour tout système isolé. Or comme ça n'est pas du tout le cas pour un cyclone, on comprend moins facilement pourquoi le moment angulaire se conserverait. Mais c'est un peu le charme des sciences naturelles, c'est qu'on observe des lois simples malgré la complexité des processus...