Pourquoi voit-on parfois les roues tourner à l'envers ?

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Pourquoi voit-on parfois les roues tourner à l'envers ?

Un élève m'a posé la question suivante : comment se fait-il que l'on voit parfois les roues d'une voiture tourner à l'envers ?
Que puis-je répondre ?
J'ai déjà essayé de répondre à l'aide d'une petite expérience mais j'aimerais vérifier à posteriori si je n'ai pas introduit un modèle inadéquat. Au niveau documentation, difficile de trouver exactement une réponse.

Il faut préciser que cela s'observe au cinéma ou à la télévision. C'est un effet bien connu appelé effet stroboscopique.
Lorsqu'un mouvement périodique rapide est échantillonné ("découpé") avec une période voisine, on observe un phénomène de battements qui peut ralentir le phénomène, l'arrêter si les deux périodes sont rigoureusement égales, ou le faire partir en arrière si la période des échantillons est un peu plus courte que la période du phénomène.
Supposons un caméscope filmant à 25 images par seconde une roue tournant à 24 tours par seconde. D'une image à la suivante, la roue aura tourné d'un tour moins 1/25 de tour. Elle semblera tourner à l'envers d'un tour en 25 images, soit d'un tour par seconde. La fréquence apparente (-1 tour/s) est la différence entre la fréquence réelle (24 tours/s) et la fréquence d'échantillonnage ou fréquence des images (25 images/s).

Patrick Bouchareine

Merci pour la réponse, j'avais effectivement répondu ainsi en faisant une petite manip "sur le pouce" avec tout d'abord une roue de vélo et en expliquant l'effet stroboscopique à l'aide d'un disque dans lequel j'avais colorié un angle.
Mais la demande de l'élève ne concernait pas l'observation d'un film mais une observation directe que nous avions reproduite en classe en observant la rotation des rayons de la roue de vélo (éclairage électrique, cela a peut être joué).

Ma question est à ce niveau : pouvais-je simplifier le fonctionnement de l'œil (fréquence des signaux du nerf optique, persistance rétinienne) en utilisant le modèle stroboscopique ou me suis-je complètement "planté" ?

De toute façon je ne suis pas inquiet pour mes chers élèves de CM, cela a été l'occasion, en répondant à cette question de la " boîte à questions" mise en service dans la classe, d'une information "culturelle" sur les effets stroboscopiques... Histoire de les encourager à toujours poser des questions, scientifiques ou non.

Je ne connais pas grand chose au fonctionnement de l'œil et n'ai jamais entendu parlé de fréquence spécifique du nerf optique.
Cependant je sais que l'œil s'asservit inconsciemment en position sur les objets en mouvement. Il est possible que l'œil s'accroche sur un rayon de la roue pour décrocher rapidement et s'accrocher aux suivants. Ce phénomène induirait un effet pseudo stroboscopique qui pourrait peut-être expliquer la sensation des observateurs.

Patrick Bouchareine