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Culture marine : CV de Gaspard-Gustave Coriolis
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CV de Gaspard-Gustave Coriolis
Gaspard-Gustave Coriolis, né à Paris le 21 mai 1792 et mort à Paris le 19 septembre 1843, est un mathématicien et ingénieur français. Il a donné son nom à la force de Coriolis affectant le mouvement des corps dans un milieu en rotation.

Biographie
Il est le fils de Jean-Baptiste-Elzéar Coriolis et Marie-Sophie de Maillet. Son père, officier dans l'Armée royale avant la Révolution, devint industriel à Nancy après la mort du roi Louis XVI.
Coriolis y grandit et se présente en 1808 au concours de l'École polytechnique où il est reçu second. Un bon classement de sortie lui permet d'intégrer le Corps des ponts et chaussées pour lequel il travaille pendant quelques années en Meurthe-et-Moselle et dans les Vosges. Après la mort de son père, il accepte un poste d'enseignement à l'École polytechnique en 1816.
En 1829, Coriolis devient professeur d'analyse géométrique et de mécanique générale à l'École centrale des arts et manufactures, dont son beau-frère Eugène Péclet était un des fondateurs.
Après la Révolution de 1830, le poste de Cauchy, qui avait refusé de cautionner le nouveau régime, lui est proposé à l'École polytechnique, poste qu'il décline pour pouvoir consacrer plus de temps à ses activités de recherche.
À partir de 1832, il enseigne avec Henri Navier la mécanique appliquée à l'École centrale. À la mort de Navier quatre ans plus tard, Coriolis occupe son poste à l'École centrale et sa place à l'Académie des sciences.
En 1838, Coriolis, alors ingénieur en chef du Corps des ponts et chaussées, décida d'arrêter l'enseignement afin de devenir directeur des études à l'École polytechnique, à la mort de Dulong. D'une santé fragile, il ne peut plus, à cette date, assurer le cours de Mécanique appliquée aux constructions et aux machines, qu'il confie à Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant. Coriolis meurt en 1843. Il est inhumé au Cimetière du Montparnasse (12e division - 1 Ouest - 12 Nord).

Carrière scientifique
On le connaît surtout pour le théorème de mécanique qui porte son nom et pour la force de Coriolis qui correspond à une loi de la cinématique : « Tout objet en mouvement dans l'hémisphère nord et qui se rapproche de l'axe de rotation terrestre est dévié vers sa droite, vers sa gauche s'il s'en éloigne (les sens de déviation sont inverses dans l'hémisphère sud). »
Dans son livre Du calcul de l'effet des machines (1829) il nomme « travail » la quantité  usuellement appelée à cette époque puissance mécanique, quantité d'action ou effet dynamique en précisant l'ambiguïté qu'apportent ces expressions : il les considère inappropriées. La science lui donnera raison. Avec lui et Jean-Victor Poncelet (1788-1867), le théorème de l'énergie cinétique prend sa forme quasi-définitive et l'enseignement de la mécanique sera « dépoussiéré ». La question des unités et de l'homogénéité des formules est devenue fondamentale. Nombreux seront ses articles dans le Dictionnaire de l'industrie.


Publications
•    Du calcul de l'effet des machines, Paris, Carilian-Goeury, 1829.

•    Théorie mathématique des effets du jeu de billard, Paris, Carilian-Goeury, 1835, (Accessible sur Google Books). L'étude du déplacement et du choc des billes dans le jeu de billard offrit à Coriolis un beau sujet d'étude dans le domaine de la cinématique et des mouvements composés. L'observation des coups du célèbre joueur François Mingaud, confrontée aux travaux de Poisson sur le frottement d'une sphère, ainsi qu'à ceux d'Euler fils, lui ont permis de dégager une théorie mathématique, qu'il présente ici à la fois sous une forme simplifiée pour les non-mathématiciens, et aussi sous leur aspect théorique détaillé pour les élèves de l'École polytechnique.

Hommages
•    Son nom est compris dans la liste des soixante-douze noms de savants inscrits sur la tour Eiffel.
•    Son nom a été donné à un navire de recherche du Québec : le Coriolis II.
•    Un cratère de la Lune porte son nom : le cratère Coriolis.
•    Un institut de recherches transdisciplinaires sur le développement durable a été créé en 2009 à l'École polytechnique sous le nom d'Institut Coriolis.

Calcul de l'accélération de Coriolis
Soit  le rayon vecteur du point considéré dans le référentiel absolu R, d/dt l'opérateur dérivée totale dans R,  l'opérateur dérivée relative dans le référentiel en mouvement R' et  le vecteur vitesse de rotation instantanée. L'opérateur dérivation totale s'écrit alors selon la formule de Varignon:

Cette expression peut s'élever (formellement) au carré :




On remarque que, si la vitesse de rotation  est constante, on retrouve la formule (a + b)2 = a2 + 2ab + b2, ce qui explique le coefficient 2 de l'accélération de Coriolis.
On peut maintenant appliquer l'opérateur dérivée totale seconde au rayon vecteur  :

L'accélération absolue

est la somme de quatre termes, l'accélération relative,

l'accélération tangentielle,

l'accélération de Coriolis:

et l'accélération centripète (égale et opposée à l'accélération centrifuge)

La somme de l'accélération tangentielle et de l'accélération centripète est l'accélération d'entraînement.
Il est inutile de faire intervenir une force fictive, l'accélération de Coriolis ou complémentaire est purement cinématique.
Interprétation
L'accélération de Coriolis permet l'interprétation de beaucoup de phénomènes à la surface de la Terre : par exemple le mouvement des masses d'air et des cyclones, la déviation de la trajectoire des projectiles à grande portée, le changement du plan de mouvement d'un pendule tel que montré par Foucault dans son expérience de 1851 au Panthéon de Paris, ainsi que la légère déviation vers l'est lors de la chute libre.



 
 
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