[1er] La poussée d'Archimède

• Matière: Physique
  
• Niveau: 1er (développé en 2nd, si option PCL suivie)
  
• Auteur: C. Lagorce (Ecrogal)
  
• Dernière mise à jour: 30 mars 2008

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I. TRAVAUX PRATIQUES

Pour commencer, rien de mieux qu'un petit TP !

Pour cela, voici un petit applet Java.

• Vous pouvez sélectionner le type de dynamomètre (appareil mesurant l'intensité d'une force) en agissant sur la force (ou tension) maximale qu'il peut mesurer,
  
• Vous pouvez faire varier la surface de base (de 40 cm² à 360 cm²), la hauteur (de 1 à 10 cm) et la densité du corps immergé (de 0,1 à 50) (il faut appuyer sur entrée pour que les changements s'effectuent)
  
• Vous pouvez faire varier la densité du liquide (de 0,1 à 50),
  
• Pour plonger le corps dans le liquide il suffit d'utiliser la souris,
  
• Il y a une petite erreur dans cet applet java: la densité n'a bien entendu pas d'unité !

Voici une liste de manipulations (non exhaustive !) qu'il serait bon d'effectuer:

1. Plongez le corps dans le liquide, puis remontez le. Ensuite, configurez une densité du corps de 0,7g.cm^-3, sans modifier la densité du liquide. Que remarquez-vous ? Observez la force mesurée par le dynamomètre et comparez la valeur de la poussée d'Archimède avec celle du poids du corps,
   
2. Observez le poids du corps émergé. Plongez le dans liquide, que remarquez-vous quant à son poids ?
   
3. Plongez dans le liquide un corps de densité 1,5g.cm^-3, puis refaites l'expérience avec un corps de densité 1,9g.cm^-3. La valeur de la poussée d'Archimède a-t-elle changé ?
   
4. Insérez petit à petit le corps dans le liquide, et observez la valeur de la poussée d'Archimède. De quoi semble-t-elle dépendre ?

II. OBSERVATIONS

Ce TP nous permet de faire quelques observations intéressantes:

1. Lorsque la densité d'un corps est inférieur à celle du liquide, ce corps flotte sur ce liquide. Dans ce cas, la valeur de la poussée d'Archimède est égal à celle de son poids: le dynamomètre mesure une force nulle,
   
2. Le poids du corps ne dépend pas du fait qu'il soit immergé ou non,
   
3. La valeur de la poussée d'Archimède qui s'exerce sur un corps ne dépend pas de la densité du corps,
   
4. La poussée d'Archimède semble dépendre du volume de liquide déplacé.

III. ÉNONCÉ DU THÉORÈME D'ARCHIMÈDE

Tout corps plongé dans un fluide (liquide ou gaz) est soumis à une force verticale exercée de bas en haut et dont la valeur est égale au poids du volume du fluide déplacé. Cette force est la poussée d'Archimède, notée .

Formules à connaître:

• où m est la masse du fluide déplacé et g la constante gravitationnelle (9,81 N.kg^-1 sur Terre),
  
• où est la masse volumique du fluide, V le volume de fluide déplacé et g la constante gravitationnelle (cf. ci-dessus).

Il est à noter que ces deux formules sont équivalentes. En effet, ...

IV. POUR ALLER PLUS LOIN

Vous trouvez cette leçon facile ? N'hésitez pas à vous frotter à cet exercice...

Et pourquoi donc cette poussée ?