IUFM 2007-2008 L3S6 MPC-SV PE
Archimède, le poisson et ce fameux ‘Ludion’
Préambule
La statique des fluides date des fonds des temps, alors que l’homme essayait de comprendre la nature
des gaz et des liquides, des ethers , des lois qui gouvernaient ces états de matière, et des bénéfices
qu’ils pouvaient en tirer.
Comment plonger dans la mer ou les rivières et lacs pour être homme-poisson, comment s’élever dans
l’air.
Pourquoi certains objets flottent, d’autres coulent ou restent à une altitude ou profondeur fixe.
Comment vaincre la gravité
Comment la pression varie quand on plonge sous l’eau ?
Pourquoi on a les oreilles bouchées quand on monte ou on descend rapidement en altitude (en avion
ou en voiture pour aller à la montagne)
Comprendre la compressibilité des gaz, la notion de pression et la loi de l’hydrostatique
Le poisson et le ludion
Si le poids est supérieur à la poussée d'Archimède, l'objet coule, si c’est le contraire il s'élève. On
appelle poids apparent la somme du poids et de la poussée d'Archimède. Un ballon dirigeable ou une
montgolfière en équilibre ont un poids apparent nul.
On peut se demander comment font les poissons pour flotter entre deux eaux ? Eux aussi
compensent exactement leur poids par la poussée d'Archimède. Pour cela ils changent leur volume en
gonflant plus ou moins leur vessie natatoire remplie d'air. En augmentant la pression de l'air dans cet
organe ils diminuent de volume, augmentent leur poids apparent et descendent. Ils remontent en
décomprimant le même volume d'air.
Le ludion est un jouet basé sur le même principe. Un tube scellé en haut (par exemple un tube de
stylo Bic vide, bouché en haut à la pâte à modeler et lesté en bas par un trombone pour qu'il reste
vertical) contient juste la quantité d'air nécessaire pour le faire flotter. On le place dans un récipient
d'eau fermé déformable (par exemple une bouteille en plastique ou un tube fermé par une membrane
déformable (figure) . En comprimant la bouteille on augmente la pression de l'eau à l'intérieur ce qui
diminue le volume d'air dans le ludion et cause sa lente descente vers le fond. Le but du jeu étant de le
maintenir le plus longtemps possible entre deux eaux.
Un sous-marin lui aussi annule son poids
apparent mais cette fois sans changer de volume.
Il augmente sa masse totale en vidant l'air de ses
ballasts et en les remplissant d'eau. Il remonte
vers la surface en purgeant ses ballasts, c'est-à-
dire en y injectant à nouveau de l'air venant de
ses réserves d'air comprimé.
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