Formation des nuages - Olympiades de Physique France

Lycée Ferdinand Buisson (Isère)
AUBERT Olivier
FONTANEL Thomas
GUI Jérô me
« FORMATION DES NUAGES »
OLYMPIADES DE PHYSIQUE

SOMMAIRE

1. Notre historique : page 1
a) Le choix du sujet page 2
b) Le parcours suivi page 2
2. La création des nuages : . page 3
a) La pression de vapeur saturante page 4
b) La détente adiabatique page 6
c) Le mélange de deux masses d air page 8
3. Nos expérie nces : . page 9
a) Le mélange de deux masses d air page 10
1 Explication page 1 0
2 Première expérience . page 1 1
3 Deuxième expérience . .. page 12
4 Résultats page 12
b) La détente adiabatique page 13
1 Explication page 1 3
2 Première expérience . page 1 4
c) La deuxième expérience page 15
1 Le verin . page 15
2 Le capteur d e tempé rature . page 19
3 Le capte ur de pression .. page 22
4 La photodiode ... page 23
5 Le capteur d hygrométrie .................. page 25
6 ORPHY .................. page 29
7 Regressi / GTI .. . page 29
8 Les résultats .. page 30
4. Réalité et applications : .. page 33
a) Nuage typiquement issu d une détente adiabatique page 34
b) Nuage typiquement issu d une inversion thermique page 36
5. Concl usion p age 38
6. Bibliographie ... page 40

1
1. NOTRE HISTORIQUE

2
La météorologie est un vaste domaine que nous côtoyons chaque jour. Il est très difficile
de prévoir les aléas atmosphériques, en effet les prévisions, ou plutôt les tendances à long
terme, sont souvent laborieuses. Notre étude portera sur une infime partie de ce domaine...
a) Le choix du sujet
Tous trois passionnés d aéronautique, nous avons décidé de nous intéresser à la voilure et à
la mécanique du vol d un avion. Nous étions même partis pour modéliser une aile d avion.
Manque de chance, en regardant sur le site des Olympiades de P hysique , nous nous sommes
aperçu s que le sujet était relativement prisé et trop souvent choisi, à notre goût, lors des années
précédentes : varier était une nécessité ! Nous avons donc cherché un sujet qui pouvait se
rapprocher du milieu aér onautique , tout en restant proche de la physique. Aprè s une longue
réflexion , et tout en restant dans le domaine du ciel, nous nous sommes tournés vers la
météorologie et plus particulièrement vers la formation du nuage : notre but étant d appliquer
cette étude dans le domaine aéronautique afin de mieux appréhender les phénomènes
dangereux ou normaux pour l aviation, mais aussi, dans la vie de tous les jours. Ceci nous a
pris environ 5 à 6 heures pour bien élaborer notre problématique.
b) Le parcours suivi
Après le choix de notre sujet, nous avons eu beaucoup de mal à cerner nos objectifs, ce
domaine étant extrêmement vaste et complexe. Notre premier objectif était de réaliser la
formation du nuage par différents moyens pour ensuite effectuer de nombreuses mesures pour
les interpréter en les appliquant dans divers domaines, comme notamment l aéronautique. Ce
fut extrêmement diff icile et nos deux première s expériences n ont pas fonctionn é (pour des
raisons que nous exposerons dans la suite de ce dossier). Nous étions extrêmement déçus de
voir que tous nos efforts n aboutissaient pas et, proche s de l abandon nous avons choisi de
ch anger notre expérience. C elle -ci ne fonctionnera correctement que deux mois après la
première tentative. Ceci a énormément retardé l interprétation des résultats mais nous avons
appris , grâce à ces tentatives, que la physique était une école de patience il nous fallu dix mois
pour aboutir à un résultat . Rentrons maintenant dans le vif du sujet !