1 Mise en évidence du phénomène

Lycée François Arago
1re S Physique TP no 5
Variations autour de la poussée d'Archimède
Objectifs :
Savoir établir une bilan des forces exercées sur un solide.
Montrer que le bilan des forces appliquées à un solide permet de prévoir le mouvement
du centre d'inertie de ce solide
Connaître l'expression de la condition d'équilibre d'un système.
Introduction : Archimède, savant grec (Syracuse, 287 av. J.-C. - id., 212 av. J.-C.), fondateur
de l'hydrostatique.
Dans son Traité des corps ottants, Archimède élabora la célèbre loi : tout corps plongé
dans un uide subit une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du uide déplacé. La légende veut que le roi de Syracuse
Hiéron II ait demandé au savant de savoir si
la couronne fabriquée à sa demande était faite
d'or pur ou d'un alliage d'or et d'argent. En
rééchissant au problème dans son bain, Archimède fut frappé par la diminution de poids
de ses membres dans l'eau. Il comprit alors que
cette perte de poids correspondait au poids de
l'eau déplacée et, dans l'enthousiasme de sa découverte, s'élança dans la rue en criant
Eurêka !
Eurêka !
.
Expérience introductive : le ludion.
1 Mise en évidence du phénomène
Expérience 2 : Plonger un solide accroché à un dynamomètre dans de l'eau. Observer et
conclure.
Expérience 3 : Un objet est-il plus léger dans l'eau que dans l'air ?
Y a-t-il variation de masse, de poids ou avez-vous une autre explication à proposer pour
expliquer ce phénomène ?
Stéphane Bonnaud
1
1er décembre 2005
Lycée François Arago
1re S Physique TP no 5
2 Vérication quantitative de la loi
Expérience 4 : on utilise ici deux cylindres identiques C et C', le premier plein, le deuxième
vide. On les accroche l'un au-dessous de l'autre à un éau AA' et équilibrés par une tare.
1. Que se passe-t-il si on immerge C ?
2. Proposer une façon de rééquilibrer exactement la balance sans toucher à la tare.
3 Applications quantitatives
3.1
Mesure d'une poussée d'archimède ; détermination de la masse volumique de l'eau.
Utiliser les résultats de l'expérience 2.
Faire l'étude sans eau (bilan de forces).
Faire l'étude avec l'eau. (bilan de forces).
En déduire la valeur de Π puis celle de la masse volumique de l'eau.
3.2
Mesure de la masse volumique d'un liquide par mesure directe : le
den-
simètre
Cite des utilisations courantes d'un densimètre.
3.3
Détermination de la masse volumique d'un solide, comme Archimède
l'a fait pour le roi Hiéron
Expérience 5 : on négligera ici les poussées de l'air. On réalise ici trois équilibres successifs
à tare constante. Voir schémas au tableau. On en déduit la masse volumique du solide étudié,
à l'aide de la poussée d'Archimède.
Stéphane Bonnaud
2
1er décembre 2005