Poussée d'archimède / densité

[Chmiman]

Bonjour ,


Quand on a deux liquides comme de l'huile et de l'eau , l'huile flotte , car poussée d'archimede , et meme principe pour les mongolfières ou le fait que l'air chaud plus dense soit poussé par l'air froid .

C'est bien dit , mais d'où vient cette poussée , des explications sont elles nées pour expliquer ce phénomène de poussée dans les fluides ? Intuitivement , et meme si la science c'est pas de l'intuition il faut quand même interpréter , on peut se dire que l'air chaud appuie sur l'air froid et que les particules d'air froid tombent sous le choc . Donc, d'où vient cette poussée de la part de la masse d'air froid ? Car dire que la poussée est là c'est vrai , mais cela ne dit pas l'origine de cette poussée .


Merci à vous .
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[Dynamix]

Pourquoi ouvrir une nouvelle discussion , alors que cette question fait suite à la précédente ?

Explication de la poussée d' Archimède :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Pouss%...Archim%C3%A8de

[Chmiman]

Je suis d'accord mais mettre archimede dans la réaction du sol .. J'ai une question plus précise , j'ai vu que la poussée d'archimede résultait de la pression du fluide . Mais comment se fait il que dans un système aussi désordonné que de l'air dans une pièce ou dehors , on puisse comparer des masses volumiques d'air chaud et d'air froid ? Autant dans une liquide l'huile se tient bien et on voit que la pression la pousse , mais de l'air chaud , c'est jamais stable , ça part dans tous les sens, je ne me vois pas isoler de l'air chaud ou encore de l'air froid , c'est du mélange . Donc pouvez vous m'expliquer par quelles mécanismes l'air chaud monte s'il vous plaît ?


Vous pensez bien que j'ai déjà regardé wiki..

[Dynamix]

Si tu as de l' air chaud et de l' air froid c' est qu' ils ne sont pas mélangés .
Sinon tu n' aurais que de l' air tiède .
J' ais l' impression que tu cherches à défoncer la palissade ouverte

[A voir en vidéo sur Futura]

[Chmiman]

Prenons une piscine avec des boules dedans comme dans les jeux pour enfants. Il m'est arrivé d’être en équilibre au dessus de ces boules pourtant moins denses que moi , et c'est une analogie pour dire que les boules c'est le fluide et moi l'objet.

[Chmiman]

Attendez , j'ai encore plus sérieux . Quand j'ai pris des cours de thermodynamique j'ai appris que l'entropie ne pouvait qu'augmenter , et que si je mélange de l'air chaud et de l'air froid ils tendent vers tu tiède . Donc oui j'ai du mal à me représenter une boule d'air chaud poussée par une base d'air froid .

[phys4]

Pour un gaz et ses déplacements, il faut faire intervenir la notion de libre parcours moyen : c'est la distance moyenne parcourue par une molécule entre deux chocs avec les autres.

Si le parcours est environ celui du récipient, il est clair que l'on ne peut isoler les caractéristiques d'une partie du gaz.
Par contre pour l'atmosphère, ce libre parcours est inférieur à 1 µm, donc si nous considérons 1 m3 d'air , par exemple, nous pouvons définir une température et une composition qui seront différentes de celles du m3 voisin.
La notion de masses atmosphériques tient à cela. La couche de mélange entre deux masses d'air ne dépasse pas quelques m après plusieurs jours de contact, et cela dépend du déplacement relatif.
La limite de séparation est donc moins nette que pour des liquides, cependant elle existe. Donc vous aurez des effets de poussée d’Archimède entre des masses d'air de températures différentes.

Cela se ressent à l'intérieur d'une même pièce : au dessus d'un réchaud allumé, vous avez une colonne d'air chaud qui s'élève verticalement et ne se mélange pas instantanément à tout l'air de la pièce.

[Chmiman]

Je vois , je comprends mieux ! J'ai cependant une appréhension simple , on sait par l'experience que la poussée d'archimede ne change pas avec la profondeur . Or , si on s'interesse à ses raisons , LPFR avait rappellé que c'était dû à la pression du fluide autour qui avait une resultante normale au poids . Mais , attendez , si je mets mon objet à 2m de profondeur , les forces de pression du fluide autour ne peuvent être les mêmes que si l'objet est à 200m de profondeur , puisque pression et profondeur sont liés , et pourtant la poussée d'archimede est la meme , c'est déroutant !!

[phys4]

Ne pas s'affoler pour si peu.
Les forces ne sont pas les mêmes, seulement la poussée d’Archimède est liée à la différence des forces entre le haut et la bas de l'objet.
Si votre objet ne change pas de taille avec la profondeur, la poussée sera identique.

[Dynamix]

Mais , attendez , si je mets mon objet à 2m de profondeur , les forces de pression du fluide autour ne peuvent être les mêmes que si l'objet est à 200m de profondeur , puisque pression et profondeur sont liés , et pourtant la poussée d'archimede est la meme , c'est déroutant !!

Visiblement tu n' as pas lu la page de wikipédia que je t' ais mis en lien .

[Chmiman]

Prenons un objet A, à 2m de profondeur la pression au dessous de l'objet est plus grande que celle du dessus et à l'inverse si il est immergé à 10 m la colonne d'eau à supporter est plus grande tandis que la pression sous l'objet diminue Avec la profondeur . Je suis certainement très bête mais j'en conclus que le poids étant le meme , dans le premier cas l'objet à tendance à rester à la surface alors que dans le 2eme il est plaqué par la colonne d'eau au dessus de lui . Je sais bien que en vrai c'est pas le cas , dans les deux cas là poussée est la meme , mais pouvez vous me dire où mon raisonnement cloche ?

[phys4]

si il est immergé à 10 m la colonne d'eau à supporter est plus grande tandis que la pression sous l'objet diminue Avec la profondeur .

Qu'est ce qui ne va pas dans ce raisonnement ?
Si la colonne d'eau est plus grande au dessus, pourquoi ne serait elle pas plus grande en dessous ?

[Chmiman]

Tout simplement car je considère un récipient avec un fond , et que plus l'objet se rapproche du fond , moins il y a d'eau en dessous de celui ci pour l'entraîner vers le haut . Quand je pousse l'objet vers le fond je réduis le nombre de molécule en dessous de lui , non ?

[Dynamix]

moins il y a d'eau en dessous de celui ci pour l'entraîner vers le haut .

La pression ne dépens que de l' eau au dessus .
Peu importe ce qu' il y a en dessous .

[phys4]

La pression n'a pas de direction, elle s'exerce dans toutes les directions.
Le poids possède une direction, mais la sommes des poids se traduisant en pression, elle n'est plus alors directive.

Pour qu'un fluide entre une paroi et un objet ne donne plus de pression, il faut retirer complétement le fluide, et il faut aussi que la paroi soit hermétique.
Dans ce cas cela s'appelle une ventouse et ce n'est plus la poussée d'Archimède qui compte.

[Chmiman]

Oui j'ai compris mon erreur, en fait la différence de pression entre le haut et le bas de l'objet ne varie jamais..

Si je puis reparler de l'air maintenant, les molécules se déplacent en moyenne à 500m/s , ce qui est considérable. Comment me conseillez vous d'imaginer la poussée d’Archimède dans un gaz comme l'air ? Car peut t on dire que la masse d'air froid appuie sur la masse d'air chaud dans ces conditions de représentation ? Je sais pas vous mais quand je m'imagine un ensemble de molécules se déplaçant à une telle vitesse c'est compliqué de se dire lequel pousse sur l'autre ! Voilà c'est juste une remarque de bon sens

[phys4]

Il faut voir le déplacement rapide des molécules comme une agitation locale, car à moins d'un µm de libre parcours une molécule change de direction 1 milliard de fois par seconde. Le déplacement n'est pas une ligne , seulement un mouvement local de faible amplitude.
Le déplacement réel ne fera que quelques cm par seconde.

[Chmiman]

Ah d'accord , et pour s'imaginer la poussée d'archimede on peut s'imaginer un groupe de molécules peu denses poussées vers le haut par un groupe de molécules dense par la pression ?

[Chmiman]

Cette difficulté est due au faite que j'arrive mal à me représenter de l'air qui pousse de l'air vers le haut .. car si de l'air froid pousse par la pression il est aussi un peu envoyé en l'air ! Quand c'est un objet encore on comprend bien mais une masse d'air qui en pousse une autre c'est pas aisé

[Amanuensis]

Cette difficulté est due au faite que j'arrive mal à me représenter de l'air qui pousse de l'air vers le haut .. car si de l'air froid pousse par la pression il est aussi un peu envoyé en l'air !

La poussée d'Archimède vient de ce que le plus dense tombe, sous l'effet de la pesanteur. Du coup c'est curieux de dire que le plus dense soit "envoyé en l'air".

Sinon, qu'on puisse parler de masses d'air froid ou chaud vient de ce que la durée typique pour l'équilibre thermique est bien plus longue que les durées de déplacement sous l'effet de la pesanteur.

Perso je me visualise cela en notant que les échanges thermiques se font à la surface de la masse d'air chaud, alors que les effets de la pesanteur sont sur tout le volume.

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Par ailleurs, pour alimenter les questions "bizarres", pourquoi les nuages ne tombent-ils pas? Comment un joli cumulus de beau temps peut rester des dizaines de minutes à la même altitude alors qu'il est composé non pas de gaz mais de gouttelettes d'eau?

[antek]

Cette difficulté est due au faite que j'arrive mal à me représenter de l'air qui pousse de l'air vers le haut .. car si de l'air froid pousse par la pression il est aussi un peu envoyé en l'air ! Quand c'est un objet encore on comprend bien mais une masse d'air qui en pousse une autre c'est pas aisé

Sur les cartes de pressions atmosphériques on voit clairement l'air froid se glisser comme un coin sous la masse d'air chaud.

[antek]

Comment un joli cumulus de beau temps peut rester des dizaines de minutes à la même altitude alors qu'il est composé non pas de gaz mais de gouttelettes d'eau ?

Lorsque la masse d'air se déplace ce n'est pas le même nuage.
Il se forme en amont et se défait en aval du déplacement d'air.

[Chmiman]

Ce qui est compliqué , c'est de considérer des masses alors que un gaz c'est des molécules qui se baladent n'importe où et c'est désordonné . Maintenant admettons l'existence de masses , je veux bien entendre que l'air froid tombe , mais cela n'explique pas pourquoi l'air chauffé par le radiateur en bas monte en haut . Mais la poussée d'archimede le dit , c'est juste que l'air chaud peut pas monter tout seul , la gravité est là . Si vous connaissez une vidéo ou des dessins explicatifs du mécanisme de la montée d'air chaud avec une représentation des molécules ce serait super ! Car je comprend le truc mais j'ai pas la représentation mentale de ce que cela représente , voilà ce qui me dérange .

[Dynamix]

Ce qui est compliqué , c'est de considérer des masses alors que un gaz c'est des molécules qui se baladent n'importe où et c'est désordonné .

Pas n' importe ou .
Elle se balade (très peu) autour d' une position moyenne et occupe donc un volume moyen (voir le volume d' une mole de gaz )
Ce qui n' empêche pas d' avoir une masse et donc une masse volumique .

[Chmiman]

Sinon personne pour un schéma ou une vidéo explicative concrète s'il vous plaît ?

[coussin]

C'est tout simple portant... Y a un gradient de pression verticale, donc ça pousse plus en bas de l'objet, vers le haut que ça ne pousse en haut de l'objet, vers le bas.