Comprendre la poussée d'Archimède : applications pratiques et exemples concrets

[tristanbailly83]

Bonjour à tous,

Je me pose des questions sur la poussée d’Archimède et son application en physique-chimie. J’ai trouvé une ressource intéressante qui explique le principe en détail ici : http://plateforme.education.mg/bibliotheque-numerique/course/view.php?id=469

Pourriez-vous m’aider à mieux comprendre ce phénomène ? Par exemple, pourquoi un objet flotte-t-il ou coule-t-il dans un fluide ? J’ai du mal à saisir comment la poussée d’Archimède dépend à la fois de la densité du fluide et du volume immergé de l’objet.

Si on prend un cas pratique, comme un cube de 10 cm de côté avec une masse de 800 g placé dans l’eau, comment déterminer s’il va flotter ou couler ? Et comment calculer la partie du volume qui reste sous la surface ?

Merci d’avance pour vos explications et vos conseils ! N’hésitez pas à partager d’autres exemples ou exercices pour illustrer ce principe.

[Noemi]

@tristanbailly83 Bonsoir,

La poussée d'Archimède est une force verticale dirigée vers le haut, exercée par un fluide (comme l'eau) sur un objet immergé. Cette force est égale au poids du fluide déplacé par l'objet.

Un objet Flotte si la poussée d'Archimède est égale ou supérieure au poids de l'objet. L'objet flotte alors partiellement ou totalement.
Un objet Coule si le poids de l'objet est supérieur à la poussée.

La poussée d'Archimède dépend de la densité du fluide $({\rho }_{fluide})$ et du volume immergé $(V_{immerg\acute{e}})$ :

$F_{Archim\grave{e}de}={\rho }_{fluide}\times V_{immerg\acute{e}}\times g$
avec (g) l'accélération due à la gravité.
Plus la densité du fluide est élevée, plus la poussée est grande.
Plus le volume immergé est grand, plus la poussée est grande.

Exemple : cube de 10 cm de côté, masse 800 g dans l'eau

Côté du cube $(a=10cm=0,1m)$
Masse $(m=800,g=0,8kg$)
Volume du cube $(V_{cube}=a^3=(0,1{)}^3=0,001m^3)$
Densité de l'eau $({\rho }_{eau}\approx 1000kg/m^3)$
Accélération gravitationnelle $(g\approx 9,81m/s^2)$

Poids de l'objet : $P=m\times g=0,8\times 9,81=7,848N$
Poussée d'Archimède maximale (si le cube est complètement immergé) :

$F_{Archim\grave{e}de,max}={\rho }_{eau}\times V_{total}\times g=1000\times 0,001\times 9,81=9,81N$

Comme $(F_{Archim\grave{e}de,max}>P)$, le cube flottera.

Calcul de la partie immergée : En équilibre, la poussée équilibre le poids :

$F_{Archim\grave{e}de}=P⟹{\rho }_{eau}\times V_{immerg\acute{e}}\times g=m\times g$

Soit ${\rho }_{eau}\times V_{immerg\acute{e}}=m$

Donc : $V_{immerg\acute{e}}=\frac{m}{{\rho }_{eau}}=\frac{0,8}{1000}=0,0008m^3$

Fraction immergée : $\frac{V_{immerg\acute{e}}}{V_{total}}=\frac{0,0008}{0,001}=0,8$

Conclusion 80% du volume du cube sera sous la surface de l'eau quand il flotte.

[Black-Jack]

Bonjour,

En complément ... pour mieux comprendre pourquoi la poussée d'Archimède existe.

La poussée d'Archimède peut être expliquée en utilisant le principe de Pascal, qui stipule qu'une variation de pression dans un fluide se transmet de manière uniforme dans toutes les directions.
Lorsqu'un objet est immergé dans un fluide, la pression du fluide sur la partie inférieure de l'objet est supérieure à celle sur la partie supérieure, créant une force ascendante, la poussée d'Archimède, égale au poids du fluide déplacé.