[Physique] [2nde] Poussée d'Archimède

[invite2c6a0bae]

Bonjour

Quelques concepts importants en mécanique sont abordés en seconde, c'est pourquoi je poste ici un exercice qui pose toujours quelques petits problèmes.

A vos claviers

François
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[invite9a322bed]

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A
1/ L'indication du dynamometre, représente le poids ( la valeur de la force gravitationnelle exercée par la terre sur la bille).

2/ a) Cette donnée renseigne sur la gravité sur terre.
b)

B
1/ L'indication a changé car le liquide exerce une force, la poussée d'Archimede qui est de sens contraire au poids.
2/ Sa valeur c'est 0.05N, et de sens contraire.

C
1/ Le fil est coupé, la bille va se noyer, car son poids a une force plus importante que la force exercée par la poussée d'archimède.
2/
a) Si la bille déscend avec une vitesse constante, cela veut dire que les forces s'annulent, donc le P = PA , le P ne varie pas, mais PA varie , plus on va vers la profondeur du liquide plus le PA augmente, donc à un certain moment P a égalé PA
b) La flemme de dessiner.

[invite2c6a0bae]

ok, n'oublie pas de préciser la droite d'action ie la direction des vecteurs.
je ne suis pas d'accord avec la fin de l'exo, la poussée d'archimede est en
donc indépendante de la profondeur ... car V_im est le volume d ela bille plongé dans le fluide, ici, la bille est totalement immergée...

François

[inviteec581d0f]

Salut,


même ceux qui ne sont plus en seconde peuvent répondre ??

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9a322bed]

ok, n'oublie pas de préciser la droite d'action ie la direction des vecteurs.
je ne suis pas d'accord avec la fin de l'exo, la poussée d'archimede est en
donc indépendante de la profondeur ... car V_im est le volume d ela bille plongé dans le fluide, ici, la bille est totalement immergée...

François

Pour la poussée d'Archimède, on l'étudie pas en profondeur pour connaitre cette formule, les profs nous disent juste c'est une résistance du liquide, et moi j'ai pensé que c'est du à la profondeur ^^

[invite2c6a0bae]

en effet, j'avais un doute sur le programme

normalement on doit te dire ça :
Tout corps plongé dans un liquide subit une poussée verticale de bas en haut égale au poids du liquide déplacé

là tu vois que le volume déplacé de dépend pas de la profondeur, une fois qu'il est totalement immergé.

Donc quelle est ta proposition pour la fin ???

François

[inviteec581d0f]

Je suppose que oui

[invite9a322bed]

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2/a) La mon explication est douteuse, s'il y a un mouvement uniforme , cela veut dire que les forces se compensent (c'est ce qu'on m'a appris ), mais le problème c'est que la bille n'arrête pas de descendre, ce qui créer un paradoxe, .

2/b) il y a une nouvelle force, de même direction que , de même module, mais de sens contraire.

Franchement, je trouve cette question bien posée, qui demande à réfléchir !

[invite2c6a0bae]

Je suppose que oui

oui, bien sur, tout le monde peut participer avec des balises spoiler bien sur. Bon apres, si t'es doctorant en physique, c'est pas la peine

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2/a) La mon explication est douteuse, s'il y a un mouvement uniforme , cela veut dire que les forces se compensent (c'est ce qu'on m'a appris ), mais le problème c'est que la bille n'arrête pas de descendre, ce qui créer un paradoxe, .

2/b) il y a une nouvelle force, de même direction que , de même module, mais de sens contraire.

Franchement, je trouve cette question bien posée, qui demande à réfléchir !

comment lever le problème ???
indication de Spip

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c'est ce qui permet de t'arreter au feu tricolore

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j'attend autre chose que les freins

[invite9a322bed]

Je ne vois pas d'explication avec ton indice

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A mon avis, la flottabilité est négative car l'objet coule, et malgré que la poussée d'archimède exerce une force sur la bille, elle a pour conséquence que de rendre sa vitesse constante.

J'espère que j'ai trouvé la réponse

[invite2c6a0bae]

non, car comme tu l'indiquais, ds ce cas, la resultante des forces est non nulle, donc, il devrait accélerer...


je développe mon indice

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qu'est ce qui permet le freinage? quand tu es en velo, que font les patins sur la roue ? C'est une force présence quasiment partout ...

François

[inviteec581d0f]

non, car comme tu l'indiquais, ds ce cas, la resultante des forces est non nulle, donc, il devrait accélerer...


je développe mon indice

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qu'est ce qui permet le freinage? quand tu es en velo, que font les patins sur la roue ? C'est une force présence quasiment partout ...

François

Je contribue a ma façon alors

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les frottements ??

[invite2c6a0bae]

d'accord pour kimuto

[invite9a322bed]

On a pas encore étudier les frottements ^^, en 2nde ils font pas ca aussi, je savais que ca existait mais pas que ca peut être égale à la force du poids !

Merci quand même!

[invite2c6a0bae]

oui,on en parle peut etre pas explicitement, mais je rapelle que l'exo est tiré d'un livre de seconde . meme si ce n'est pas au programme le sens physique de chacun doit etre mis en oeuvre.

Petit correction, ce n'est pas egale au poids mais plutot de la différence entre le poids et la poussée d'archimède.

François

[invite7ee0012f]

2/a) La mon explication est douteuse, s'il y a un mouvement uniforme , cela veut dire que les forces se compensent (c'est ce qu'on m'a appris ), mais le problème c'est que la bille n'arrête pas de descendre, ce qui créer un paradoxe, .
[...]
Franchement, je trouve cette question bien posée, qui demande à réfléchir !

"
Dans un référentiel galiléen, le centre d’inertie G d’un solide soumis à un ensemble de forces dont la somme vectorielle est nulle est soit au repos, soit animé d’un mouvement rectiligne et uniforme (le vecteur vitesse demeure constant)."

Je pense qu'on a plutot dû te l'apprendre comme ça, donc il n'y a pas de paradoxe
Le question se traîte assez facilement en considérent les frottements, ce qui est d'ailleurs attendu à ce niveau (car au programme).

[invite41f5c0e9]

Bonsoir à tous !

Je me replonge pour le plaisir dans tous ces problèmes... mais ma mémoire flanche !

Voilà : je ne comprends toujours pas comment évoluent les forces entre le moment où l'on coupe le fil avec une vitesse de la bille nulle V=0, et le moment où l'on atteint une vitesse V constante....

P est constant, Pa est constant aussi... ce qui signifierait que l'on aurait des forces de frottement qui seraient initialement égales à 0, pour atteindre ensuite une valeur Fmax conservée tout au long de la chute.

OK, OK....

... mais est ce que quelqu'un peut m'expliquer ce qui se passe avec cette force de frottement entre sa valeur 0 et sa valeur max?
Est on en mesure de la reporter sur un graphique pour voir son évolution?
Peut on calculer cette évolution avec les données de l'exercice?
Est on en mesure de savoir au bout de combien de temps (et donc à quelle côte) elle atteint sa valeur max?....
Et pourquoi cesserait-elle de croitre pour atteindre une valeur max?

Je suis conscience d'outrepasser la programme de seconde... mais si vous voulez bien m'éclairer...

Merci !

Gyatso

[inviteb7a6f947]

Les forces de frottement du fluide sont une fonction de la vitesse, dont l'expression dépend du cas considéré. L'intensité de cette force croît avec la vitesse.
Attendu que l'on ne dispose pas ici de modélisation plus précise, l'évolution des frottements et le comportement exact de la bille n'est pas calculable ici. En revanche, avec des données plus précises, et de connaissances mathématiques plus poussées (dérivation, intégration, équations différentielles), il serait possible de déterminer le temps au bout duquel F(frott)= Fmax.
Lorsque la vitesse atteint sa valeur finale, la force de frottement fluide atteint Fmax, valeur pour laquelle la résultante vectorielle des forces extérieures appliquée à la bille est nulle, donc le théorème du centre d'inertie indique que la vitesse reste constante, ce qui impose que la force l'est aussi.

[invite41f5c0e9]

Bonsoir Eleuthère !
Merci pour ta réponse, mais...

En revanche, avec des données plus précises, et de connaissances mathématiques plus poussées (dérivation, intégration, équations différentielles), il serait possible de déterminer le temps au bout duquel F(frott)= Fmax.

...de quelles données a-t-on besoin pour décrire cette force de frottement?
Comment la calcule-t-on?

Là où je tilte aussi un peu aussi c'est dans ton explication ci-dessous :

donc le théorème du centre d'inertie indique que la vitesse reste constante, ce qui impose que la force l'est aussi.

cela ne m'explique pas pourquoi on atteint une vitesse constante....

[Seirios]

Voilà : je ne comprends toujours pas comment évoluent les forces entre le moment où l'on coupe le fil avec une vitesse de la bille nulle V=0, et le moment où l'on atteint une vitesse V constante....

En isolant la bille, on voit qu'il y a trois forces qui s'exercent sur elle ; son poids (P=mg, avec une direction perpendiculaire et vers le bas), la force d'Archimède (égale au poids du fluide déplacé, donc , dirigée perpendiculairement et vers le haut) et une force de frottement dirigée dans le sens inverse du mouvement, qui n'est en effet pas constante, mais proportionnelle à la vitesse de la bille. Il arrive donc un moment où la vitesse devient suffisament importante pour que la force de frottement puisse compenser le poids, aidée de la poussée d'Archimède.
Par la loi de l'inertie, on sait de plus que lorsque la bille aura une vitesse constante, alors la somme des forces s'exerçant sur elle sera nulle. Il y a donc une égalité toute faite, bien qu'elle ne soit pas exploitable ici, faute de données.

[invite2c6a0bae]

Si vous le souhaitez, je posterai un exo TS>sup sur la chute d'une bille avec des considérations de frottement...

Fr.

[invite41f5c0e9]

Merci Phys2 !

A .:Spip:. :

Si vous le souhaitez, je posterai un exo TS>sup sur la chute d'une bille avec des considérations de frottement...

oui, oui, oui !

[inviteb7a6f947]

...de quelles données a-t-on besoin pour décrire cette force de frottement?
Comment la calcule-t-on?

Il faudrait savoir quels modèles on te propose, ce modèle incluerait alors l'expression de la force de frottement. Typiquement, pour une force de frottement fluide, cela va donner quelque chose de proportionnel à la norme de la vitesse, ou à son carré.

[Seirios]

Si vous le souhaitez, je posterai un exo TS>sup sur la chute d'une bille avec des considérations de frottement...

Cela m'intéresse également

[invite2c6a0bae]

ok, je posterai cela dans quelques jours (demenagement en cours )

[invite41f5c0e9]

Merci .:Spip:. !
Bon déménagement !
Par définition ce n'est pas toujours une partie de plaisir, attention au dos !!!
@ plus !
Gyatso

[invite7f18ddce]

Non mais je rêve as tu Mr theillére en physique !! ?? Je te passe la correction tous de suite si tu le veux !

[invite2c6a0bae]

Merci .:Spip:. !
Bon déménagement !
Par définition ce n'est pas toujours une partie de plaisir, attention au dos !!!
@ plus !
Gyatso

Bon l'exo est quasi pret. Il arrivera dans la journée. (hum, oué, j'avais un peu oublié, hier soir j'ai eu un flashback d'un coup, me suis senti mal)

Et non, je n'ai pas eu ce Monsieur en physique.