13 archimede et pression

13. Archimède et pression Physique passerelle Page 1 sur 12
13 Archimède et pression
Physique passerelle
hiver 2016
1. Flottaison
• On observe que des objets très lourds peuvent flotter, tandis que d’autres, très légers, ne flottent pas :
flotte
ne flotte pas
• Par ailleurs, certains objets flottent dans l’eau salée et ne flottent pas dans l’eau douce :
ne flotte pas
flotte
• D’autre part, certains objets ne flottent que lorsque leur forme est adéquate :
flotte
ne flotte pas
On peut en déduire que la
flottaison
:
→ Ne dépend pas du poids de l’objet
→ Dépend de la nature du liquide
→ Dépend de la forme de l’objet
Examen d’hiver 2012
:

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2. Force d’Archimède
Un objet qui flotte présente toujours un certain volume immergé dans le liquide :
Le volume total de l’objet est la somme du volume immergé et du volume émergé :
• est le volume total de l’objet en [m
3
]
• est le volume émergé de l’objet en [m
3
]
• est le volume immergé de l’objet en [m
3
]
Le volume immergé correspond au volume de liquide qui a été déplacé :
Le liquide déplacé a un poids qui est compensé exactement par la force d’Archimède (équilibre) :
La force d’Archimède vaut donc le poids du liquide déplacé :
• est la force d’Archimède en newtons [N]
• est le poids du liquide déplacé en newtons [N]

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Principe d’Archimède :
« Tout corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale,
dirigée de bas en haut, égale au poids du fluide déplacé. »
En utilisant la masse volumique du liquide, on obtient l’expression canonique de la force d’Archimède :
(page 143)
• est la force d’Archimède en newtons [N]
• est la masse volumique du liquide en [kg/m
3
]
• [m/s
2
] est l’accélération terrestre
• est le volume immergé, en mètres cube [m
3
]
Lorsqu’un bateau flotte, son poids vaut le poids du liquide déplacé :
• est la force d’Archimède en newtons [N]
• est le poids du bateau en newtons [N]
Cette formule s’applique aussi aux dirigeables (immergés dans l’air) :
Examen d’hiver 2010
:

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3. Poids apparent
Le roi Hiéron II de Syracuse (306-214) voulait savoir si sa couronne était bel et bien en or massif. Archimède
trouva la moyen d’effectuer cette vérification sans détériorer la couronne, en la plongeant dans l’eau :
La couronne et le lingot ont le même poids dans l’air, et pourtant la couronne semble plus légère dans
l’eau. Cela provient du fait qu’elle subit une poussée d’Archimède plus grande et donc que son volume est
plus grand que celui du lingot. La couronne est donc creuse ou contient une certaine part d’argent !
→ Remarquons que la couronne coule parce que la force d’Archimède est plus faible que son poids :
Le poids apparent d’un objet immergé vaut :
• est le poids apparent de l’objet en newtons [N]
• est le poids réel de l’objet en newtons [N]
• est la force d’Archimède en newtons [N]
Examen d’
été
201
1
:

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4. Définition de la pression
• Pour enfoncer un clou, la surface entre le clou et le mur doit être la plus _____________ possible.
• Pour marcher sur la neige, la surface entre le pied et la neige doit être la plus _____________ possible.
La pression est le rapport entre une force et une surface :
(page 143)
• est la pression en pascals [Pa]
• est la force en ______________ [ ___ ]
• est la surface en ________________ [ ___ ]
Exemple : Une patineuse de 50 kg se tient sur un pied. Les lames de
ses patins ont une longueur de 20 cm et une largeur de 2 mm.
Quelle pression exerce-t-elle sur la glace ?
Examen d’été 2015 :