Tester la poussée d'Archimède
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Mettre en œuvre un dispositif qui permet de tester ou d’exploiter l’expression de la poussée d’Archimède.
- Tout objet immergé dans un fluide subit de sa part une poussée verticale, dirigée vers le haut, dont la valeur est égale au poids du fluide déplacé. C’est la poussée d’Archimède.
- Un dynamomètre est un dispositif qui permet de mesurer la valeur de la force exercée à l’une de ses extrémités. Un objet accroché permet de mesurer le poids de cet objet. Si l’objet est immergé dans un liquide, le dynamomètre mesure la force exercée qui est égale à la différence entre le poids et la poussée d’Archimède.
- Une étude expérimentale permet de mettre en évidence l’effet du volume, de la masse de l’objet ou de la masse volumique du liquide.
- La force pressante (1re)
- Loi fondamentale de la statique des fluides (1re)
Une étude expérimentale permet de comprendre les grandeurs qui influent sur cette poussée.
Tout objet plongé dans un fluide (liquide ou gaz) au repos subit de la part de celui-ci des forces pressantes.
La résultante des forces pressantes appliquées sur l’objet est un vecteur vertical et dirigé vers le haut.
est égale à
la résultante des forces
pressantes 
qu’exerce un fluide sur un objet
immergé dans ce fluide.
Un objet immergé dans un fluide (de masse
volumique ρ) subit de la part de ce
fluide, une poussée
notée 
, verticale et
dirigée vers le haut, dont la valeur est
égale au poids du fluide déplacé
par l’objet.
|
avec :
|
Un dynamomètre est un appareil constitué d’un ressort étalonné, qui mesure la force exercée à l’une de ses extrémités. Si on accroche un objet de masse m, le dynamomètre affichera la valeur du poids de cet objet.
Si l’objet est immergé dans un fluide, le
dynamomètre affichera la valeur de la
résultante des forces
appliquées , qui est égale à la somme du poids de
l’objet 
et de la
poussée
d’Archimède 
exercée par
le fluide.
La valeur de cette résultante est égale à la différence entre les valeurs du poids de l’objet et de la poussée d’Archimède.
Mesures à l'aide d'un dynamomètre
de la (ou des) force(s) exercée(s) sur un objet
La poussée d’Archimède peut être analysée en étudiant l’influence de divers paramètres d’expérience.
On plonge dans l’eau différents objets de même masse mais de volume différent.
| Objet | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Volume (en cm3) | 100 | 50 | 25 | 10 |
On mesure la force affichée par le dynamomètre puis on en déduit la valeur de la poussée d’Archimède.
| Objet | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Poussée d’Archimède (en N) | 2,0 | 1,0 | 0,5 | 0,2 |
On trace l’évolution de la valeur de la poussée d’Archimède en fonction du volume de l’objet (qui est égal au volume d’eau déplacé).
Courbe de la valeur de la poussée d’Archimède
en fonction du volume
On constate qu’il s’agit d’une portion de droite qui passe par l’origine : la poussée d’Archimède est proportionnelle au volume d’eau déplacé.
On plonge dans l’eau différents objets de même volume mais de masse différente.
| Objet | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Masse (en g) | 100 | 50 | 25 | 10 |
On mesure la force affichée par le dynamomètre puis on en déduit la valeur de la poussée d’Archimède.
| Objet | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Poussée d’Archimède (en N) | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
On constate que la valeur de la poussée d’Archimède est la même : elle est indépendante de la masse.
On plonge dans différents liquides le même objet de volume et de masse fixés. Ces liquides sont caractérisés par leur masse volumique.
| Liquide | Eau salée | Eau | Éthanol | Éther |
| Masse volumique (en g·L–1) | 1300 | 1000 | 789 | 710 |
On mesure la force affichée par le dynamomètre puis on en déduit la valeur de la poussée d’Archimède.
| Objet | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Poussée d’Archimède (en N) | 2,0 | 1,5 | 1,2 | 1,1 |
On trace l’évolution de la valeur de la poussée d’Archimède en fonction de la masse volumique du liquide.
Courbe de la valeur de la poussée d’Archimède
en fonction de la masse volumique
On constate qu’il s’agit d’une portion de droite qui passe par l’origine : la poussée d’Archimède est proportionnelle à la masse volumique du liquide.
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