ARCHIMEDE et son
«PRINCIPE»:
le principe d'Archimède |
INTRODUCTION | RAPPELS
| EXPERIENCE | PRINCIPE D'ARCHIMEDE
Introduction
La page ARCHIMEDE, LEGENDE OU REALITE vous présente la plupart des
découvertes scientifiques de ce grand personnage quasi
mythique. Ce que l'on retient surtout de son oeuvre, c'est
l'énoncé du fameux «principe d'archimède» parfois bien
connu des étudiants mais souvent mal compris par ceux-ci et
la plupart des gens.
Archimède a surtout compris et appliqué la
notion de masse volumique pour confondre, selon la légende,
le faussaire à la cour du roi Hieron de Syracuse. Ce n'est
donc pas notre grand savant qui a rédigé le principe qui
porte son nom.
Rappels
Tout corps plongé dans un fluide (liquide ou
gaz) a un poids apparent plus faible que son poids réel G, c'est-à-dire la force exercée
par notre planète sur ce corps.
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La
force F1,
lorsque ce corps est immergé, a une intensité plus
élevée que la force G exercée sur le corps par la Terre: il
monte jusqu'au moment où ces deux forces ont la même
intensité, elles s'annulent (F2 = G) et le corps flotte. Notez que
la force G
peut avoir une intensité plus élevée que F1, le corps ne monte pas, il a
seulement un poids apparent plus faible que son poids
réel G.
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Il existe donc une force exercée par
le fluide qui
pousse ce corps vers le haut, c'est cette force qui est
appelée poussée d'Archimède et est notée FA (une poussée est une force, pas
une pression).
Si le poids du corps est noté G et si son poids apparent est noté
Gapp, nous avons la formule:
ou
Si le corps flotte ou est en équilibre dans
un fluide, son poids apparent Gapp
est nul et nous obtenons la formule:
Quels sont les facteurs significatifs de la
poussée d'Archimède FA ?
Avec l'expérience ci-dessous, vous pouvez
faire varier divers paramètres et noter les variations de
l'intensité de la poussée d'Archimède en fonction des valeurs que vous
attribuez à ceux-ci. Pour déplacer le dynamomètre, placez le curseur sur son anneau
puis cliquez-déplacez l'objet verticalement.
Entraînez-vous. Lorsque vous changez la valeur
d'un paramètre,
appuyez sur la touche [ENTER]. Réalisez un tableau montrant
l'influence des différents facteurs.
N.B.: dans le SI (Système International) on
ne parle pas de densité, mais de masse volumique (ρ) exprimée en kg/m3
et non pas en g/cm3: concrètement,
vous devez multiplier par 1000 la densité du corps pour
obtenir sa masse volumique; rappelons que les longueurs
doivent être exprimées en m, les aires (surfaces) en m2
et les volumes en m3. Soyez
vigilants!
Je vous aide un peu:
- La poussée d'Archimède varie en fonction du volume immergé
(Vi) du corps, de la masse
volumique (ρ) du fluide,...
- La poussée d'Archimède ne varie pas avec la profondeur (h)
d'immersion lorsque le corps est totalement immergé, ce
qui est étonnant (la pression n'est donc pas un facteur
significatif de la poussée d'Archimède),...
Le
principe d'Archimède
Enoncé:
Tout corps plongé dans
un fluide reçoit de la part de ce fluide une force (poussée) verticale,
vers le haut dont l'intensité est égale au
poids du volume de fluide déplacé (ce volume
est donc égal au volume immergé du corps).
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| Formules: FA = ρfluide . Vi
. g
FA = G - Gapp
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Légende des symboles et leur
[unité SI]:
FA poussée (ou
force) d'Archimède en [N]
ρfluidemasse volumique du fluide en [kg/m3]
Vivolume
immergé du corps en [m3]
ggravité en [N/kg] (ou accélération
de la pesanteur en [m/s2])
Gpoids du corps en [N]
Gapppoids apparent du corps en [N]
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Crédits
pour la figure interactive:
URL: http://www.walter-fendt.de/ph11f/buoyforce_f.htm
© Walter Fendt, 19 Avril 1998
© Traduction: Yves Weiss, 22 Juin 1998
Dernière modification: 27 Décembre 2002
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