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La poussée d'Archimède

     La poussée d’Archimède est la force que subit un corps plongé en tout ou en partie dans un liquide soumis à un champ de gravité. Plus simplement la poussée d'Archimède est la force exercée par un fluide (air, eau, etc..) sur un objet. Elle se manifeste sur Terre sur tout objet immergé dans un fluide comme l'eau. C’est à partir de cette poussée qu’on définit la flottabilité d’un corps. C'est ainsi qu'un navire flotte sur la mer.

Principe d'Archimède : "Tout corps plongé dans un liquide (ou gaz) reçoit une poussée, qui s'exerce de bas en haut, et qui est égale au poids du volume de liquide déplacé."

     Histoire : On rapporte que le roi Hièron II de Syracuse aurait demandé à Archimède de vérifier si la couronne qu’il s’était fait confectionner était totalement en or ou si l’artisan y avait mis de l’argent. Archimède aurait trouvé le moyen de vérifier si la couronne était totalement en or , alors qu’il était au bain public , en observant comment les objets flottaient. il serait alors sorti dans la rue en s’écriant « EURËKA » (j’ai trouvé).

Archimède constate que, pour un même volume donné, les corps n’ont pas le même poids apparent, c’est à dire une masse par unité de volume différente. On parle de nos jours de masse volumique.

  La poussée d’Archimède est une force de pression répartie sur tout le volume du solide émergé.

  • Qui agit : l'eau ou les fluides
  • Qui subit : le(s) corps immergé(s)
  •  Remarque : Si la poussée est supérieure ou égale au poids de l'objet, celui-ci flotte. Au contraire, si la poussée est inférieure au poids de l'objet, celui ci coule.

    En effet un corps flote lorsque : P(Poids)=A(Poussée d'archimede) 

    Exemple sur ce bateau :

     

        Cette force est caractérisée par :

    •   point d’application = centre d’inertie du solide immergé 
    •   direction = verticale
    •   sens = vers le haut
    •   valeur :    PA =  ρfluide  x Vsolide x g                     

    Poussée d’Archimède f PA  =  ρfluide    x    Vsolide     x   gintensité (N/kg)

          (N)                                                    ↑        

                                         Masse volumique       volume de fluide 

                                                   du fluide ( kg /m3)          déplacé (m3)

    DE QUOI LA POUSSEE D'ARCHIMEDE DEPEND ELLE?

    1) La profondeur ?

    Schéma de l'expérience :

    [Le corps utilisé est le même dans les deux situations]

    Constat : La poussée d'archimede ne varie pas en fonction de la profondeur. La profondeur n'a donc pas d'influence sur la poussée.

     2) La masse?

    Schéma de l'expérience : 

    Les corps utilisés ont le même volume mais une masse différente.

    Soit P1 le poids initial, P2 le poids apparent (poids du solide immergé) et PA : la poussée d'Archimede

    Constat : Nous remarquons que la valeur de la poussée ne change pas. Nous pouvons donc en conclure que pour des corps de même volume, la poussée d'Archimede ne dépend pas de leur masse.


    3) Le volume du solide immergé?


    Schéma de l'expérience :
    Les deux corps ont la même masse mais un volume différent. V1 > V2.

    Constat : La poussée d'Archimede est plus importante sur la figure 1. Nous pouvons donc en conclure que le volume a une influence sur la poussée. En effet plus le corps immergé est volumineux, plus la poussée d'archimede sera grande.


    => RETROUVEZ CETTE EXPERIENCE EN VIDEO ET EXPLIQUEE PAR PAULINE SUR NOTRE SITE A LA PAGE : "Expériences sur la poussée"


    4) La nature du fluide?


    Schéma de l'expérience :
    ρeau = 1,00 g/mL
    ρalcool = 0.80 g/mL
    [Le corps immergé est le même dans les deux situations]

     

    Constat : La poussée d'Archimede est plus importante lorsque le corps est immergé dans l'eau. On peut donc en conclure que la nature du fluide a une influence sur la poussée d'Archimede. En effet plus la densité du liquide est importante, plus la poussee d'archimede sera grande.


    => RETROUVEZ CETTE EXPERIENCE EN VIDEO ET EXPLIQUEE PAR PAULINE SUR NOTRE SITE A LA PAGE : "Expériences sur la poussée"

    La poussée d'Archimède varie donc en fonction du volume du corps immergé et de la masse volumique) du fluide.  

     UNEAPPLICATION INTERESSANTE :

     

    Un glaçon flotte dans un verre d'eau. Quel sera le niveau de l'eau lorsque ce glaçon sera totalement fondu? Aura t'il diminué, augmenté ou sera t'il inchangé?

     La fonte d'un morceau de glace flottant sur de l'eau se produit sans changement de niveau de l'eau. En effet le volume de glace immergé correspond au volume d'eau liquide nécessaire pour égaler le poids du glaçon. En fondant, le glaçon produit (par conservation de la masse) exactement ce volume d'eau, qui « bouche le trou laissé par la disparition de la glace solide ». Le niveau d'eau reste le même. Sur la figure ci-contre, le volume délimité en pointillé est, dans le verre de gauche, le volume de glace immergée, et dans le verre de droite, le volume d'eau liquide produit par la fonte du glaçon.

    On peut également faire le calcul suivant : si on considère, par exemple, un glaçon de 1 cm3 et de masse volumique 0,917 g·cm-3 (qui contient donc 0,917 g d'eau), le volume immergé sera de 0,917 cm3 (comme pour un iceberg, la majeure partie est sous l'eau). Lorsque le glaçon aura fondu, ces 0,917 g d'eau qui auront désormais une masse volumique de 1 g·cm-3 occuperont exactement le volume qu'occupait la partie immergée du glaçon.

     

     

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