Vue
d’en haut, et face, du tas de sable obtenu. La ligne de crête est en gras.
Les
lignes de plus grande pente, qui correspondent au trajet d’un grain de sable,
sont en pointillés.
La
ligne de crête est un arc d’ellipse dont les sommets sont les foyers de
l’ellipse de base.
Les
extrémités de cet arc d’ellipse sont à la verticale des centres de courbure
de l’ellipse de base aux sommets de son grand axe.
Preuve : Soit (E) l’ellipse de base
de représentation paramétrique : M(t)
Alors
est un vecteur
tangent à (E) au point M(t)
Soit
H un point de la crête, tel qu’un grain de sable
partant de H s’écoule jusqu’à M.
Les
règles d’écoulement font que et
sont
orthogonaux.
Soit
H’ le projeté orthogonal de H sur (Ox), alors
on
a H’(x’ ;0) et ,
et
et
sont
aussi orthogonaux.
Avec
sin(t)g 0, mais on peut prolonger
par continuité pour t = kπ.
On a donc H(x’,0 ; z(t))
Soit
avec
a l’angle de la pente de sable avec la plaque.
Alors
On
a maintenant une représentation paramétrique de la crête.
On
en tire que : d’où
Les
sommets de la crête correspondent à z
= 0 ; et ont donc pour abscisses
Ce
sont donc les foyers de l’ellipse (E)
La
crête se prolonge jusqu’aux points où la tangente a une pente égale à la pente
du tas de sable.
Alors
le tas de sable s’évase, et il n’y a plus de ligne de crête.
La
crête s’arrête en H(0) et H(π).
Pour
x positif, H’(0) a pour abscisse
.
Aux sommets du grand axe de l’ellipse (E), le rayon de courbure vaut :
pour
t = kp.
L’abscisse,
positive, du centre de courbure est alors cqfd.