Pourquoi ne sentons-nous pas la Terre tourner sous nous?

Je ne suis pas sûr de tous les détails de l'expérience, mais en gros, cela s'est passé comme suit. Quelqu'un a marqué son emplacement de décollage dans une montgolfière et est allé directement en l'air. Ils sont restés suspendus pendant un certain temps avant de redescendre directement. Apparemment, le résultat était qu'ils n'avaient pas dérivé du point de décollage d'origine sous eux. Peut-être que tout cela est incorrect, mais je suis sûr que c'est proche.

Mais si dans cette expérience la Terre n'a pas eu d'effet sur le point d'atterrissage, pourquoi la "rotation de la Terre" doit-elle être prise en compte pour faire le tir avec un fusil à longue portée par exemple? Maintenant, je sais que ce n'est pas la meilleure comparaison et qu'il existe de nombreux facteurs différents dans les deux scénarios. Tels que «la balle voyage et dans l'expérience, le ballon ne l'était pas», mais j'aimerais simplement entendre différentes théories et opinions sur les raisons de cette situation.

PS Je sais qu'une réponse populaire va être que la Terre est trop massive pour que nous puissions en sentir la rotation, mais je pense plus profondément que ça!

Il se passe deux choses différentes, et elles ne sont pas trop liées (d'après ce que je peux voir). Pour la situation en montgolfière, vous penseriez que si vous planiez au-dessus de votre position pendant 6 heures, la Terre pourrait tourner sous vous et vous atterririez dans un endroit complètement différent. Malheureusement, parce que la montgolfière était sur Terre pour commencer, elle se déplaçait déjà avec la Terre. Il existe de nombreux cadres de référence en jeu, même si nous avons l'impression d'être immobiles. Tout le monde sur Terre est immobile à la surface. Cependant, la surface tourne autour de l'axe de la Terre. L'axe de la Terre (et la Terre elle-même) tourne autour du Soleil. Le Soleil fait le tour de notre galaxie et notre galaxie voyage à travers l'espace intergalactique.

Alors, comment est-ce lié à la situation des montgolfières? Eh bien parce que le ballon était à la surface, il se déplaçait déjà avec la surface de la Terre. Rappelez-vous comment j'ai dit que la surface de la Terre tourne autour de l'axe de la Terre? Eh bien, puisque le ballon était à la surface pour commencer, il tournera également avec l'axe de la Terre, tout comme la surface! Et si nous voulions obtenir cet effet de vol stationnaire? J'ai dit plus tôt que la Terre tourne autour du Soleil. Pour obtenir cet effet de vol stationnaire, nous aurions besoin de notre montgolfière pour orbiter autour du Soleil sanstournant autour de la Terre. Vous ne pouvez pas faire cela avec une montgolfière, car l'atmosphère se déplace également avec la Terre et les montgolfières ne peuvent pas aller dans l'espace. Pour obtenir cet effet de vol stationnaire, nous aurions besoin d'une sorte de vaisseau spatial avec beaucoup de carburant. Si j'avais un vaisseau spatial en vol stationnaire qui n'orbite pas avec la Terre (cela coûterait, encore une fois, beaucoup de carburant), alors oui, je pourrais planer au même endroit et faire tourner la Terre sous moi.

Maintenant, vous vous demandez probablement comment je pourrais y parvenir avec un vaisseau spatial qui était à l'origine à la surface de la Terre. Cet effet de vol stationnaire ne servirait à rien puisque vous pouvez aussi bien voler jusqu'à votre destination (comme le Big Falcon Rocket théorique), mais si vous le souhaitez, vous devrez aller au-dessus de l'atmosphère terrestre, utilisez votre boosters pour aller en face de la rotation de la Terre (pour annuler votre vitesse), planer pendant un certain temps, puis utilisez vos boosters pour accompagner la rotation de la Terre (pour revenir à la vitesse de rotation), et atterrir sur Terre. Bien sûr, vous pouvez ignorer la 2e partie en utilisant des boucliers thermiques et en plongeant dans l'atmosphère terrestre comme tous les autres vaisseaux spatiaux que nous avons, et aucune fusée ne le ferait jamais car il est juste beaucoup plus pratique d'orbiter autour de la Terre (le vol stationnaire coûte du carburant,

Et la situation des tireurs d'élite? La Terre tourne sur son axe. Puisqu'une journée dure 24 heures, un emplacement à l'équateur fait le tour une fois en même temps qu'il faut à quelqu'un dans l'Arctique pour faire le tour une fois. Cependant, plus vous vous éloignez du nord ou du sud de l'équateur, plus la partie de la Terre doit tourner lentement pour effectuer 1 rotation en 24 heures. Pensez à faire tourner une balle. L'équateur de la balle se retourne, mais le haut et le bas bougent beaucoup plus lentement. C'est la même chose. Disons que mon tireur d'élite est à l'équateur. Lorsque le tireur d'élite tire à l'est ou à l'ouest, il n'a pas besoin de corriger la rotation de la Terre car partout le long de cette latitude, la Terre tourne à la même vitesse. Cependant, si le tireur d'élite tire au nord, la balle ira à l'est. Cette' s parce que lorsque la balle a été tirée à la latitude la plus proche de l'équateur (tir du sud), ce point de la Terre se déplaçait plus rapidement que le point de la Terre sur lequel la cible se tenait. C'est comme dire que l'endroit où je me tiens tourne à une vitesse de disons ... 1000 mph, mais le spot de ma cible tourne à disons ... 995 mph. Étant donné que ma balle provient de la partie de 1000 mph, elle sortira évidemment du canon à haute vitesse à cause du pistolet, mais elle tournera également autour de l'axe de la Terre à 1000 mph. Cependant, une fois que ma balle commence à approcher la latitude de ma cible, puisque la Terre tourne plus lentement, elle semblera dévier dans le sens de la rotation (qui est vers l'est ou vers la droite). Pourquoi? Eh bien, puisque la vitesse de ma cible est de 995 mph de rotation, vous faites 1000 - 995 = 5. Cela signifie que ma balle aura une vitesse nette de 5 mph à droite par rapport à ma cible. Cela signifie que ma balle manquera si la cible est suffisamment éloignée. Si vous tirez de l'équateur vers le sud, la balle ira également vers l'est, de sorte qu'elle déviera vers la gauche. C'est le même effet, mais "à l'envers". Cet effet est appelé effet Coriolis, et c'est ce qui donne aux ouragans leur puissance.

Enfin, vous avez demandé "pourquoi ne sentons-nous pas la Terre tourner sous nous?" C'est parce que nous évoluons avec la Terre. Lorsque vous êtes dans un train qui roule à une vitesse constante de 50 mi / h, vous ne le sentez pas bouger (vous pouvez sentir des bosses à cause de voies cahoteuses). Ce n'est que lorsque vous accélérez ou ralentissez que vous sentez que les choses bougent. Lorsque vous êtes dans le train, votre vitesse est constante, donc vous ne ressentez rien. C'est la même chose pour la Terre, sauf que vous tournez autour de l'axe de la Terre à une vitesse constante de 1000 mph. Rien n'a changé, sauf que la vitesse est plus rapide.

J'ai probablement expliqué cela horriblement alors n'hésitez pas à demander quoi que ce soit.

Il est difficile de ressentir personnellement la rotation de la Terre, mais uniquement parce que nous ne sommes pas très sensibles aux changements très graduels et aux "forces" très faibles. Cependant, il existe des objets du quotidien qui peuvent nous montrer la rotation de la Terre. Le ballon a peut-être été un mauvais choix car même un léger vent au fil du temps dominera le problème. ( voir aussi ]

Un pendule

Un objet est un pendule de Foucault .

La source

Un gyroscope

Un autre est un appareil photo (coûteux) avec stabilisation d'image inertielle. Certaines caméras ont de petites puces de gyroscope qui détectent de très petites rotations du corps de la caméra et compensent le traitement de l'image.

La source

Consultez les questions suivantes et leurs réponses pour en savoir plus.

• Stabilisation gyroscopique de l'appareil photo reflex - limitée par la rotation de la terre?
• Pourquoi la stabilisation d'image a-t-elle une limite?

C'est trois questions en une.

Pourquoi ne sentons-nous pas la terre tourner sous nous?

Si vous demandez ce que l'on ressent en restant immobile à la surface de la Terre, c'est parce que

• Le frottement statique et la force normale sont des forces de contrainte,
• La différence entre ce que vous ressentiriez sur une planète non tournante avec la même masse et la même taille de la Terre et notre Terre en rotation nous est très petite, et
• Vous n'avez jamais rien vécu d'autre que de vous tenir debout sur notre Terre en rotation.

Les forces de contrainte prennent la valeur nécessaire pour satisfaire la contrainte si cela ne viole pas une autre condition. Par exemple, la force normale pousse la normale à la surface afin de maintenir l'objet contraint sur la surface (la contrainte). "L'autre condition" dans le cas de la force normale est que la force normale ne peut être dirigée que vers l'extérieur. La friction entre en jeu si la surface sur laquelle on se tient n'est pas de niveau. L'autre condition dans le cas du frottement statique est qu'il ne peut pas dépasser le coefficient de frottement statique multiplié par la force normale.

$F_{\text{net}}= m r \Omega^2$$m$$r$$\Omega$$\vec F_\text{surface} + \vec F_\text{gravity} = \vec F_\text{net}$

Le même résultat se produit si l'on regarde les choses du point de vue d'un cadre rotatif. De ce point de vue, la force nette apparente est nulle. Les cadres rotatifs impliquent des forces fictives telles que la force centrifuge fictive. Cela a exactement la même amplitude que la direction opposée de la force nette calculée ci-dessus. Le résultat est le même.

Quelqu'un a marqué son emplacement de décollage dans une montgolfière et est allé directement en l'air. Ils sont restés suspendus pendant un certain temps avant de redescendre directement. Apparemment, le résultat était qu'ils n'avaient pas dérivé du point de décollage d'origine sous eux. Peut-être que tout cela est incorrect, mais je suis sûr que c'est proche.

C'est la deuxième partie de la question. À moins qu'ils ne soient attachés, les montgolfières ne reviennent généralement pas à l'endroit d'où elles décollent. Les montgolfières vont partout où le vent les porte. C'est pourquoi les montgolfières ont besoin d'équipes de poursuite. Une montgolfière retournera à son point de décollage si le vent est inexistant ou s'il inverse la direction au cours du vol du ballon. La flottabilité que j'ai ignorée ci-dessus est tout sauf négligeable pour une montgolfière. Ici, c'est la force normale qui est négligeable (elle est inexistante). Pour qu'un ballon reste stationnaire, le vent doit être inexistant et la force de flottabilité doit prendre la même forme que la force normale pour un objet assis à la surface de la Terre.

Pourquoi la «rotation de la terre» doit-elle être prise en compte pour faire le tir à longue distance à partir d'un fusil par exemple?

Parce que la balle se déplace par rapport à la surface de la Terre. Remarquez bien: ce ne sont que les tirs à très longue portée, plus d'un kilomètre, où la rotation de la Terre doit être prise en compte. Le mouvement de la balle prend en compte une autre force fictive, l'effet Coriolis. L'effet Coriolis est nul pour une personne stationnaire et pour un ballon stationnaire.

L'effet Coriolis a deux effets principaux sur le vol d'une balle, une déviation horizontale et une déviation verticale. La déviation horizontale dépend de la latitude, l'effet étant le plus fort aux pôles et nul à l'équateur. L'effet Coriolis fait tourner les objets en mouvement vers la droite dans l'hémisphère nord mais vers la gauche dans l'hémisphère sud. La déviation verticale dépend de la latitude et de la direction. Cette déviation verticale est la plus forte à l'équateur, nulle aux pôles ou si la direction du mouvement est au nord ou au sud. Les déviations sont faibles, même pour une balle tirée vers une cible à un kilomètre. Les centimètres peuvent cependant être importants.