cylindre, une poussée d’Archimède égale au poids du volume d’eau déplacé. C’est ce que l’on
va vérifier en remplissant le cylindre creux d’eau (à la seringue). L’équilibre de la balance doit
se rétablir (attention, le système est très sensible : c’est à la goutte près…). C’est la poussée
d’Archimède qui explique que l’on flotte lorsqu’on est dans l’eau et que l’on flotte encore mieux
dans de l’eau salée qui a une masse volumique supérieure à celle de l’eau, d’où le fait que l’on
flotte mieux en mer morte que dans sa baignoire !!!
III.3 Le Baroscope (Quaranta I p.430 – Duffait p.255 – Bellier p.294)
On a vu que la poussée d’Archimède s’applique dans un fluide incompressible comme l’eau.
Est-ce qu’elle s’applique dans un autre fluide tel que l’air ?
2 sphères de volume et de masse différents sont suspendues à une barre
horizontale. Les forces appliquées sur chaque sphère sont : le poids et la
poussée d’Archimède. On réalise l’équilibrage de l’ensemble (somme des
moments = 0).
Que va t’il se passer lorsqu’on va enlever l’air grâce à une cloche à vide ? de
quel côté va pencher la balance ? Si la poussée d’Archimède s’applique aussi
dans l’air, elle sera plus forte du côté de la boule la plus volumineuse. On peut
donc prévoir que la balance va pencher du côté de la boule de + grand
volume.
La poussée d’Archimède s’applique donc dans tous les fluides.
III.4 Application : mesure de la masse volumique de la glycérine (Quaranta I p.113 –
Duffait p.256) objet : rondelle de cuivre d’environ 80g
𝜌2= 𝜌1
𝑃2
𝑃1
On réalise un tarage avec le bécher rempli de chaque liquide
avant de mettre la masse dedans. On pèse à chaque fois le
volume d’eau déplacé, c’est à dire P1=ρ1Vg et P2=ρ2Vg. Vg=
ρ2/P2, d’où la formule ci dessus.
On a mesuré : dans le liquide 1 (eau) : P1=8,9 g ; dans le liquide 2 (glycérine) : P2=10,8 g.
D’où ρ2=1,21 g/mL (dans les tables : 1,26) (on fera un calcul d’erreurs)
III.5 Application : le sous-marin (Quaranta I p.113 – Bellier p.294)
Illustré par la manip du ludion. Lorsqu’on appuie sur la membrane, on
augmente la pression : le ludion se remplit d’eau. Le poids étant plus
important que la poussée d’Archimède, il descend. Si on arrête la
pression, il se vide et remonte, la poussée d’Archimède étant plus
grande que le poids. C’est le principe de fonctionnement des sous-
marins qui remplissent leurs ballasts d’eau pour plonger ou d’air pour
refaire surface. Il y a équilibrage ou déséquilibrage constant entre
poussée d’Archimède et poids.
Le thermomètre de Galilée fonctionne également sur ce principe
Thermomètre de Galilée est un outil de mesure de la température,
basé sur le principe de la poussée d'Archimède et de la dilatation de la
matière. Sur chaque objet flottant est indiqué une valeur de température. Des objets flottants
évoluent dans un liquide, souvent de l'alcool. Ils ont tous le même volume V mais des masses
différentes. Notons m la masse de l'un de ces objets. Dans le liquide il est soumis à son poids P
= mg et à la poussée d'Archimède Π (opposé du poids du volume de fluide déplacé) qui s'écrit
Π = ρ.V.g où ρ est la masse volumique du fluide dans le tube. Cette masse volumique ρ dépend
de la température : en général, elle diminue lorsque la température augmente... donc la
poussée d'archimède diminue quand la température augmente. Supposons qu'au départ la
température est faible, alors Π est supérieure à P et l'objet flotte. Si on augmente la température
Π diminue et il arrive un moment, à une certaine température T, où P devient supérieur à Π :