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LA POUSSEE D’ARCHIMEDE.
Système étudié : un pot de sable.
• Caractéristiques du pot de sable:
1- Relever la masse du pot rempli de sable.
correction
2- Par quelle méthode a-ton mesuré le volume du
pot de sable?
Mesurer le volume du pot
de sable.
correction
Expérience 1 :
On suspend le pot à
un dynamomètre.
3- Etablir un bilan de
forces s’exerçant sur le
pot .
correction
Le pot est plongé dans l’eau colorée
Que peut-on en déduire?
a- le poids du pot est plus faible dans l’eau
colorée que dans l’air.
b- Une nouvelle force apparaît dans le bilan de
forces s’exerçant sur le pot dans l’eau.
c- Le pot cherche à flotter dans l’eau
Réponse fausse: le poids d’un système
est toujours le même en un même lieu
quelles que soient les conditions dans
lesquelles on le place.
Réponse incorrecte.
L’eau colorée exerce
une
nouvelle force
sur le pot :
la poussée
d’Archimède π.
4- Donner ses
caractéristiques:
direction , sens et
intensité
correction
Tentons de répondre à deux
problèmes:
 Premier problème: est-ce que la
poussée d’Archimède dépend de la
masse du pot ?
 Deuxième problème: est-ce que la
poussée d’Archimède dépend
du volume du pot ?
Premier problème:
pour savoir si la poussée d’Archimède
exercée sur un système dépend de la
masse du système, quelle expérience
faut-il réaliser parmi les suivantes:
Exp 2: on recommence l’expérience 1 avec
différents pots de différentes masses puis
on compare les intensités des poussées
d’Archimède mesurées.
Exp 3: on recommence l’expérience 1 avec
des pots de différents volumes mais de
même masse puis on compare les intensités
des poussées d’Archimède mesurées.
Exp 4 : on recommence l’expérience 1 avec
le même pot mais en le remplissant de
quantités différentes de sable puis on
compare les intensités des poussées
d’Archimède mesurées.
Mauvaise expérience car les 2
paramètres masse et volume du système
varient.
Mauvaise expérience : ce n’est pas le bon
paramètre qui varie.
Bravo.
On réalise donc l’expérience suivante: on
vide partiellement de sable le pot de sable
5-En déduire
l’intensité
de la poussée
d’Archimède
exercée par
l’eau colorée
sur le pot de
sable allégé
puis
conclure.
correction
Deuxième problème :
pour savoir si la poussée d’Archimède
dépend du volume du système, quelle
expérience faut-il réaliser parmi les
expériences 2, 3 ou 4 citées
précédemment?
Exp 2: on recommence l’expérience 1 avec
différents pots de différentes masses puis
on compare les intensités des poussées
d’Archimède mesurées.
Exp 3: on recommence l’expérience 1 avec
des pots de différents volumes mais de
même masse puis on compare les intensités
des poussées d’Archimède mesurées.
Exp 4 : on recommence l’expérience 1 avec
le même pot mais en le remplissant de
quantités différentes de sable puis on
compare les intensités des poussées
d’Archimède mesurées.
Mauvaise expérience car les 2
paramètres masse et volume du système
varient.
Mauvaise expérience : ce n’est pas le bon
paramètre qui varie.
Bravo.
On réalise
donc
l’expérience
suivante: on
remplace le
pot de sable
rempli par un
ensemble de
masses
marquées de
masse 300 g.
6- Observer
et conclure
correction
Premier bilan
Choisir la réponse correcte parmi
celles-ci:
La poussée d’Archimède dépend du
volume du système mais pas de sa
masse.
La poussée d’Archimède dépend de
la masse du système mais pas de son
volume.
C’est faux reprendre les différentes
expériences.
Bravo! Cherchons maintenant l’expression de la
poussée d’Archimède:
On suppose que la masse volumique de l’eau
colorée est voisine de celle de l’eau
µeau colorée = 1,0 g.mL-1
7-En s’aidant du volume du pot, déterminer le
poids du volume d’eau colorée déplacée par le
pot.
Correction
8- Comparer à l’intensité de la poussée
d’Archimède exercée par l’eau colorée sur le pot
de sable déterminée à la question 4.
Conclure.
correction
Conclusion:
un système immergé totalement ou
partiellement dans un fluide est soumis à des
forces de pression exercées par ce fluide dont
la résultante est une force de poussée
appelée poussée d’Archimède π dont les
caractéristiques sont :
Point d’application : centre d’inertie du fluide
déplacé
Direction : verticale
Sens : vers le haut
Intensité : π = poids du volume de fluide
déplacé = µfluide× Vimmergé×g
Réponse 1: masse du pot rempli :
m = 301,6 g
Réponse 2: on mesure le volume du
pot par déplacement de liquide.
Vpot = 178 mL
Réponse 3:bilan de forces
sur le pot:
poids du pot.
force exercée par le fil sur le
pot.
Ffil/pot
P
Réponse 4: caractéristiques de la poussée
d’Archimède:
Direction: verticale.
Sens: vers le haut.
Intensité: π = indication du dynamomètre (pot
dans l’air) –indication du dynamomètre (pot
dans l’eau colorée) = 3,0-1,3 = 1,7 N
Réponse 5: conclusion: la
poussée d’Archimède s’exerçant
sur le pot allégé vaut 2,2 – 0,5 =
1,7 N donc la même valeur que
lorsque le pot est rempli.
Conclusion: la poussée
d’Archimède s’exerçant sur le pot
est indépendant de sa masse.
Réponse 6: Le pot et les masse
marquées ont la même masse.
Pourtant placés dans l’eau, le
dynamomètre n’indique pas la
même valeur donc la poussée
d’Archimède s’exerçant sur le pot
et celle s’exerçant sur les masses
marquées n’ont pas la même
intensité.
Conclusion: la poussée
d’Archimède s’exerçant sur un
système dépend de son volume .
Réponse 7: poids du volume d’eau
colorée déplacée P
P = meau colorée × g = µeau colorée × Vpot × g
Vpot en mL g en N.kg-1 donc µ en kg.mL-1
P= 1,0 × 10-3 × 178 × 9,8 = 1,7 N
Réponse 8 : l’intensité de la
poussée d’Archimède
s’exerçant sur le pot de sable
déterminée à la question 4
est de 1,7 N.
Conclusion: l’intensité de la
poussée d’Archimède
s’exerçant sur un système
plongé dans l’eau colorée est
égale au poids du volume
d’eau colorée déplacé