Référentiels en rotation

Le marcheur du manège

Un homme marche en rond sur un manège en mouvement.

Il s'incline différemment selon le sens de sa marche par rapport à la rotation du manège.

Vue de l'extérieur, il est immobile et sa position est verticale quand il va à la même vitesse que celle du manège mais en sens inverse. La vitesse V du manège et celle V' du marcheur par rapport au manège sont égales et opposées.

Si par contre le marcheur se déplace dans le même sens, il doit se pencher davantage qu'en étant immobile sur le manège.

Dans les deux cas les vecteurs V et V' ont la même direction. Cette fois, ils ont le même sens alors que précédemment ils étaient opposés.

L'accélération centripète est alors égale au carré de la somme des vitesses, divisé par la distance au centre du manège R. En développant le carré de la somme des vitesses, il apparait deux termes l'un, centrifuge, dû à l'entrainement du manège, l'autre dû au couplage du mouvement d'entrainement et du mouvement relatif.

Le terme centrifuge et le terme complémentaire s'ajoutent quand notre marcheur tourne dans le même sens que le manège.

Ils se compensent dans le cas inverse. L'accélération complémentaire ou de Coriolis est égale à un produit vectoriel. Elle est toujours perpendiculaire à l'axe de rotation et à la vitesse relative donc transversale au mouvement par rapport au manège.