La poussée d'Archimède

Cette leçon a été créée par Mostafa Agoufai

Sujet :

Effet de l'action d'un fluide sur un solide

Description :

C'est une force exercée par un fluide (liquide ou gaz) sur un solide. Elle sert à savoir si un corps mis dans un fluide va flotter, rester en équilibre à l'intérieur du fluide, ou couler.
Exemples : bateau, sous-marin, plongeur, Montgolfière…

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Leçon :

 

Cinq parties constituent l'ossature de cette leçon à savoir,

 - Un peu d'histoire,

 - Enoncé du théorème de la poussée d'Archimède,

 - Détermination du volume du solide immergé et de sa masse volumique,

 - poids apparent,

 - Poussée d'Archimède - cas des gaz.

 

1/ Un peu d'histoire

 Nous allons voyager en remontant le temps par notre pensée, jusqu'à l'an 250 av. J.C.  OK ? Nous sommes à Syracuse, une cité riche de Sicile qui fait partie de la grande Grèce. Nous y assistons à la scène ci-après :

 

 

 

Ce n'est pas chose facile puisque les connaissances dont disposait Archmède et ses contemporains ne permettaient pas de déterminer le volume d'un solide complexe. Après de longues recherches, il y arriva. Comment a-t-il fait?

 

 

 

2/ Poussée d'Archimède : Enoncé du théorème

 

 

Voici une proposition

 

    

 

 

 

 

3/ Formule de la poussée d'Archimède

D'après l'énoncé l'intensité de la poussée d'Archimède (ici notée F) est égale au poids du volume du liquide déplacé, que l'on nomme Pd. 

 

 

 

Ce qui se traduit par la formule suivante :

 

Si le corps est partiellement immergé nous avons la même formule en prenant en compte que Vd est le volume déplacé par la partie immergée du corps dans le fluide.

 

Cet énoncé va permettre de calculer le volume de la couronne et en déduire si elle est entièrement en or pur.

Allons-y.

 4/ Détermination du volume du solide immergé dans un fluide 

Le volume du fluide déplacé par le solide plongé dans le fluide, récupéré et mesuré donne le même volume que le solide.

 

 

5/ Calcul de la masse volumique du solide

 

 

 

Voici, pour information, quelques valeurs de masses volumiques de quelques matériaux.

Matériau	Masse volumique (`(kg)/(m^3)`
Eau	1000
Argent	10500
Or	19300
Air	1,293

 

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 6/ Poids apparent

 

 

7/ Poussée d'Archimède : Cas des gaz

 

 

 

Pour diminuer davantage cette poussée nous remplissons l'intérieur du ballon par un gaz plus léger que l'air, comme le Hélium dont la masse volumique est de 0,1785 `(kg)/(m^3)` , chauffé.

 

 

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Repères :

A chaque fois que tu as à étudier les forces qui s'exercent sur un solide plongé totalement ou partiellement dans un fluide (liquide ou gaz) pense à l'utilisation de la poussée d'Archimède. Souviens-toi qu'elle a toujours une direction verticale, un sens de bas vers le haut et qu'elle s'applique au centre de gravité de la partie immergée du solide.