7/25/2019 Archimede 2012

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  Date :

Lycée E. Jacqmain - Vanden Abeele - Physique 3° 1  2010-2011

CH 6 Principe d’Archimède

I.

 

Mise en évidence

Exp : Essayez d’immerger une balle de ping pong dans l’eau et relâchez.Obs : La balle remonte rapidement vers la surface de l’eau.CCL : Sur la balle, il s’exerce une force verticale, de bas en haut, appelée

poussée d’ Archimède. Son point d’application est le centre de gravité ducorps immergé.

Conclusion :

 A P   A F 

 

II.

 

Mesure de la poussée d’ rchimède

Exp :  Mesurons l’intensité de la force qu’exerce un objet lourd, comme

un cylindre de métal, dans l’air sur le ressort d’un dynamomètre.Cette force est équivalente au poids de cet objet dans l’air. 

  Mesurons l’intensité de la force qu’exerce cet objet sur le ressortlorsque cet objet est immergé dans l’eau.

Obs : Cette force est plus petite que  R P   . De plus, plus le volume immergé

est important, plus la grandeur de cette force diminue.

P A : poussée d’ Archimède [P A] = NPR : poids réel [PR] = NF : poids apparent càd dans le liquide. [F ] = N

III.  Facteurs qui influencent la poussée d’ rchimède

Dans les expériences suivantes, recherchons quels sont les facteurs qui influencent la pousséed’Archimède.

1) 

La densité de l’objet

Exp : Mesurons la poussée d’Archimède de 2 objets de même volume maiscomposé de substances différentes. Ex : un cylindre de cuivre et un de plasticine.[ En mesurant le poids réel et le poids apparent ]

Obs : La poussée d’Archimède a la même mesure.

Ccl :

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Poussée d’Archimède Date :

Lycée E. Jacqmain - Vanden Abeele - Physique 3° 2  2011-2012

2) 

La densité du liquide

Exp : Même expérience, mais plongeons un même objet dans 2 liquides dedensités différentes.

Obs : La poussée d’Archimède a une intensité plus importante dans un liquidede densité lus importante.

Ccl :

3)  La position de l’objet

Exp : même expérience, mais plongeons un même objet dans diverses positionsdans un même récipient.

Obs : L’intensité de la poussée d’Archimède est la même. 

Ccl :

4) 

La capacité du récipient – le volume du liquide d’immersion

Exp : même expérience, mais plongeons un même objet dans des récipients contenant des volumesde liquide différents.

Obs : L’intensité de la poussée d’Archimède est la même.Ccl :

5)  Le volume d’immersion du corps

Exp : même expérience, mais immergeons progressivement l’objet dans le liquide.

Obs : L’intensité de la poussée d’Archimède est de plus en plus grande.

Ccl :

6) 

La profondeur d’immersion du corps

Exp : Accrochons un objet à un long fil et plongeons-le dans un longrécipient. Mesurons la poussée d’Archimède à différentes profondeurs.

Obs : L’intensité de la poussée d’Archimède est la même.

Ccl :

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Poussée d’Archimède Date :

Lycée E. Jacqmain - Vanden Abeele - Physique 3° 3  2011-2012

Conclusion générale :

IV.

 

Découverte des formules de la poussée d’ rchimède

Recherchons le lien entre la poussée d’ Archimède, le volume immergé de l’objet et la densité duliquide d’immersion. 

Expérience 1 :

Modifions le volume immergé d’un objet dans un même liquideet mesurons la poussée d’Archimède dans chaque cas.

CCL : La poussée d’Archimède et le volume immergé de l’objetsont des grandeurs directement proportionnelles.

P A  V imm

Expérience 2 :

Mesurons la poussée d’Archimède dans des liquides différents.

CCL : La poussée d’Archimède et la masse volumique duliquide sont des grandeurs directement proportionnelles.

P A  liq

Conclusion :

La poussée d’Archimède est directement proportionnelle au volume immergé de l’objet et lamasse volumique du liquide. P A  liq . V

ou P A  = k. liq . V où k est une constante de proportionnalité. 

Liquid

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Poussée d’Archimède Date :

Lycée E. Jacqmain - Vanden Abeele - Physique 3° 4  2011-2012

Pour connaitre la valeur de cette constante, reprenons les valeurs de l’expérience 1 par ex.

Un objet de 36 cm³ de volume ( 36.10 -6 m³ ) est totalement immergé dans l’eau :  = 1000 kg/m³

P A  = k. liq . V ⇔

⇔

6 3

0.3610

1000 .36.10³

 N N k 

kg    kg 

mm

 

Si les expériences étaient réalisées avec plus de rigueur, la valeur obtenue serait de 9,81   N kg 

, valeur de

la gravité terrestre.

Conséquence :

V.  Principe d’ rchimède

a) Exp : Suspendons un objet à un dynamomètre etplongeons cet objet dans un récipient à trop pleinentièrement rempli d’eau.Obs : Le volume de liquide écoulé (ou volume deliquide déplacé) est égal au volume immergé del’objet. 

2) Exp : Mesurons la poussée d’Archimède et pesons le liquide écoulé. 

Obs : Le poids du liquide écoulé est égal à l’intensité de la poussée d’Archimède. 

Conclusion : Principe d’ rchimède

VI.

 

Objets qui flottent ou coulent

Un objet immergé est donc soumis à 2 forces de sens contraire : son poids (vers le bas) et lapoussée d’Archimède (vers le haut)

L’objet coule siP AR   Préel

L’objet flotte (entre 2 eaux) siP AR   Préel

L’objet remonte à la surface siP AR   Préel

P A  = liq .g. V

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Poussée d’Archimède Date :

Lycée E. Jacqmain - Vanden Abeele - Physique 3° 5  2011-2012

La balle de ping-pong remonte à la surface, car P AR   Préel .La balle va donc émerger, donc diminuer son volume immergé, donc diminuer la pousséed’Archimède. La balle flotte à la surface lorsque l’intensité de la poussée d’Archimède deviendraégale au poids de la balle.

Conclusion :

(l’objet est totalement immergé)

VII.  Résumé

Savoir :

Toutes les conclusions

Savoir-faire :

a)  Décrire la loi d’Archimède lorsqu’un corps est immergé dans unliquide.

b) Expliquer quand un corps coule, flotte entre 2 eaux ou flotte.

c Sur base d’exemples, pouvoir expliquer la poussée d’Archimède etpréciser les conditions de flottaison.

Nouvelles notions et nouveaux termes :

Poussée d’Archimède  couler Remonter à la surfaceFlotter entre 2 eaux