poussée d'archimède

[merou]

bonjour,

La poussée d'Archimède, cette grande oubliée des nouveaux programmes ! pour vous convaincre qu'elle peut induire en erreur n'importe quelle physicien déstestant les vieilles lunes, je vous propose de soumettre le problème suivant à vos profs de physique : Combien enregistre en ( newtons ) la balance sur laquelle se trouve un vase de poids p1 contenant de l'eau de poids p2 où se trouve suspendu par un ressort un corps de volume v et de poids p3 ( pas besoin de données numériques ) voir image ci-jointe

http://img519.imageshack.us/my.php?image=balanceuf9.jpg
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[calculair]

bonjour,

La poussée d'Archimède, cette grande oubliée des nouveaux programmes ! pour vous convaincre qu'elle peut induire en erreur n'importe quelle physicien déstestant les vieilles lunes, je vous propose de soumettre le problème suivant à vos profs de physique : Combien enregistre en ( newtons ) la balance sur laquelle se trouve un vase de poids p1 contenant de l'eau de poids p2 où se trouve suspendu par un ressort un corps de volume v et de poids p3 ( pas besoin de données numériques ) voir image ci-jointe

http://img519.imageshack.us/my.php?image=balanceuf9.jpg

Si le solide est suspendu a un support ne prenant pas appuie sur l'equipage mobile de la balance, le poids deposé sur la balance est
le poids p1 ddu vase
le poids p2 de l'eau ( contenu dans le vase )

comme il n'y a rien d'autre qui appuie sur la balance,
la balance indique P = p1+ p2

[merou]

Si le solide est suspendu a un support ne prenant pas appuie sur l'equipage mobile de la balance, le poids deposé sur la balance est
le poids p1 ddu vase
le poids p2 de l'eau ( contenu dans le vase )

comme il n'y a rien d'autre qui appuie sur la balance,
la balance indique P = p1+ p2

c'est faux mon cher ami ! et tu n'es pas le seul à écrire des bêtises !
allez... cherchez la bonne réponse , je peux attendre...

[invite6754323456711]

Si le solide est suspendu a un support ne prenant pas appuie sur l'equipage mobile de la balance, le poids deposé sur la balance est
le poids p1 ddu vase
le poids p2 de l'eau ( contenu dans le vase )

comme il n'y a rien d'autre qui appuie sur la balance,
la balance indique P = p1+ p2

Le solide étant suspendu a un ressort (le lien est donc élastique) il va subir une poussé vers le haut qui le rend plus léger.

Principe d'Archimède :

Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du volume de fluide déplacé.

Donc je répondrai P plus le poids du volume de fluide déplacé à cause de la réaction lié à la poussée d'Archimède ?

Patrick

[A voir en vidéo sur Futura]

[merou]

Le solide étant suspendu a un ressort (le lien est donc élastique) il va subir une poussé vers le haut qui le rend plus léger.

Principe d'Archimède :

Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du volume de fluide déplacé.

Donc je répondrai P plus le poids du volume de fluide déplacé à cause de la réaction lié à la poussée d'Archimède ?

Patrick

Mais pourquoi ce point d'interrogation ? vous n'êtes pas sûr de vous même ou quoi ? en effet vous avez donné la bonne réponse . ceux qui ne sont pas convaincus ils n'ont qu'à faire des pesées !

[invite6754323456711]

Mais pourquoi ce point d'interrogation ? vous n'êtes pas sûr de vous même ou quoi ?

Non j'ai toujours des doutes. Je me suis posé la question si la raideur du ressort n'intervenait pas.

Patrick

[calculair]

Mais pourquoi ce point d'interrogation ? vous n'êtes pas sûr de vous même ou quoi ? en effet vous avez donné la bonne réponse . ceux qui ne sont pas convaincus ils n'ont qu'à faire des pesées !

J'ai du mal a comprendre d'ou vient cette force.

Le principe de l'action = reaction conduit à dire que le poids augmente du poids du volume du fluide deplacé.

Mais par quel mecanisme ? j'avoue pas clair

[invitec053041c]

J'ai du mal a comprendre d'ou vient cette force.

Le principe de l'action = reaction conduit à dire que le poids augmente du poids du volume du fluide deplacé.

Mais par quel mecanisme ? j'avoue pas clair

Justement, l'action et la réaction.

Le système {bocal,eau} exerce une force dirigée vers le haut sur le truc plongé.
Donc le truc plongé exerce une force verticale dirigée vers le bas sur {bocal,eau}.

Le système {bocal,eau} est soumis à la réaction de la balance (la valeur affichée), à son poids vers le bas, et à la force du truc plongé qui est vers le bas aussi.

[invite6754323456711]

Le principe de l'action = reaction conduit à dire que le poids augmente du poids du volume du fluide deplacé.

C'est la première loi de Newton. Ce qui ma fait penser à au principe de Newton c'est l'indice laissé par merour "Combien enregistre en ( newtons )"

Maintenant si le poids du corps est inférieur au poids du volume d'eau déplacé et que le ressort est très peu raide le corps peu émerger de l'eau suite à la poussé d'Archimède. Il y aura toujours une réaction égale au volume d'eau déplacé correspondant au volume de la partie du corps immergé .

Patrick

[invite0c5534f5]

Je profite de ce topic pour poser des questions.
La poussée d'Archimède dépend-t-elle de la forme de l'objet? Pourquoi?
La poussée d'Archimède et la résultante des forces de pression du fluide s'exercent sur le solide. Dans ce cas pourquoi une bille au fond de l'eau peut remonter alors que sur le dessus elle reçoit une grand force de pression (elle a toute l'eau sur elle) et en dessous elle ne reçoit aucune force de pression, juste la réaction du support.

Edit: Le pois mesuré serait bien P=p1+p2+poussée d'Archimède si le ressort nétait pas élastique, si il est élastique ce serait moins, nan?

[invite6754323456711]

Je profite de ce topic pour poser des questions.
La poussée d'Archimède dépend-t-elle de la forme de l'objet? Pourquoi?
La poussée d'Archimède et la résultante des forces de pression du fluide s'exercent sur le solide. Dans ce cas pourquoi une bille au fond de l'eau peut remonter alors que sur le dessus elle reçoit une grand force de pression (elle a toute l'eau sur elle) et en dessous elle ne reçoit aucune force de pression, juste la réaction du support.

Je prendrais comme exemple plutôt un bouchon cylindrique de liège à fond plat. Je n'ai pas de réponse à ta question mais effectivement on peut s'interroger :

Cette force d'Archimède résulte de la variation de la pression du fluide avec la profondeur : la pression augmente lorsque l'on descend (effet de la gravité sur le fluide), donc la pression sur la face du bas d'un objet immergé est supérieure à la pression sur la face du haut, d'où une force globalement verticale dirigée vers le haut.

Edit: Le pois mesuré serait bien P=p1+p2+poussée d'Archimède si le ressort nétait pas élastique, si il est élastique ce serait moins, nan?

Parce que les petits pois sont rouge Je pense que la force de rappel du ressort (proportionnel à l'allongement) s'additionne avec la poussé d'Archimède et stabilise le système (ressort + corps immergé) lorsque cette somme (norme) devient égale à la norme du vecteur poids du corps.

Patrick

[inviteaccb007d]

Bonjour,


Elle dépend de la forme par l'intermédiaire du volume un cube est une sphère de volume identique auront la même poussée d'Archimède.
Pour ta deuxième question, je ne suis pas sur d'avoir la réponse mais si tu prends un cube plaqué contre le fond je pense qu'il ne remontrera pas, mais bon fat faire l'expérience sachant que l'équilibre doit etre fortement instable.

Si on revient à l'exemple proposé, la tension du ressort joue un rôle car ce n'est pas le poids de l'objet exactement qu'on mesure (P est différent de P1+P2+P3) car c'est le poids du volume d'eau déplacé est n'est pas égal au poids de l'objet, car il y a la tension du ressort Pobjet = Parchi+T il faudrait un système de poulie avec une masselotte pour évaluer la tension et donc le poids du volume d'eau déplacé.


Cordialement,

[invite0c5534f5]

Cette force d'Archimède résulte de la variation de la pression du fluide avec la profondeur : la pression augmente lorsque l'on descend (effet de la gravité sur le fluide), donc la pression sur la face du bas d'un objet immergé est supérieure à la pression sur la face du haut, d'où une force globalement verticale dirigée vers le haut.

D'accord, mais imaginons un cube.
On le pose au fond d'un récipient rempli d'eau.
Comme il n'y a pas d'eau sous le cube, les force pression ne s'exercera que sur les côté et le haut du cube... nan?

Elle dépend de la forme par l'intermédiaire du volume un cube est une sphère de volume identique auront la même poussée d'Archimède.

Et ça ça s'explique comment? (sûrement avec de la mécanique des fluides...)

[invite6754323456711]

Je prendrais comme exemple plutôt un bouchon cylindrique de liège à fond plat. Je n'ai pas de réponse à ta question mais effectivement on peut s'interroger :

Cette force d'Archimède résulte de la variation de la pression du fluide avec la profondeur : la pression augmente lorsque l'on descend (effet de la gravité sur le fluide), donc la pression sur la face du bas d'un objet immergé est supérieure à la pression sur la face du haut, d'où une force globalement verticale dirigée vers le haut.

En fait je pense que le bouchon reste au fond (si il n'y a pas d'eau entre le bouchon et le fond du récipient) car cela correspond à un effet ventouse.

Patrick

[invite40f82214]

quand vous parlé du poids de P1 et P2 es ce que vous tenez en compte le fait que P1 subit une force d'archimede vu qu'il deplace un fluide (l'air)?

[mbochud]

Bonjour,
On peut négliger l’air en première approximation dans ce cas!

Dans le même genre, regardez cette discussion « J’ai inventé une source de puissance perpétuelle »grâce à Archimède.
http://forums.futura-sciences.com/sh...ht=archim%E8de

[invite6754323456711]

quand vous parlé du poids de P1 et P2 es ce que vous tenez en compte le fait que P1 subit une force d'archimede vu qu'il deplace un fluide (l'air)?

Si il n'y a pas d'air entre le vase (presque cylindrique) et la balance on peut d'autant plus négliger la pousser d'Archimède du à l'air.

[mbochud]

Si il n'y a pas d'air entre le vase (presque cylindrique) et la balance on peut d'autant plus négliger la pousser d'Archimède du à l'air.

Oui, on peut négliger la poussée d’Archimède, mais cela n’est pas parce qu’il n’y a pas d'air entre le vase (presque cylindrique) et la balance.

[mbochud]

La poussée d’Archimède due à l’air est: (le volume du vase + le volume de l’eau englobant le bloc ) * masse volumique de l’air (1,3 kg/m³) *g

[invite6754323456711]

Oui, on peut négliger la poussée d’Archimède, mais cela n’est pas parce qu’il n’y a pas d'air entre le vase (presque cylindrique) et la balance.

Parce qu'il y a toujours la pression de l'air exercée sur la surface de l'eau ?

Patrick

[invite0c5534f5]

Donc pour mon exemple il y aurait effet ventouse?

[sitalgo]

B'soir,

Dans ce problème il ne faut pas raisonner en terme de poids mais de pression. Problème que l'on pose généralement avec un fil inélastique puisque ça ne change rien au problème.

Le bocal, rigide, exerce son poids sur la balance. L'eau exerce son poids sur le bocal par le biais de la pression.
Cas simple du bocal cylindrique, la composante verticale de la pression ne s'exerce qu'au fond du bocal. La force transmise au bocal est roger.h.S.
On ajoute l'objet, le niveau d'eau monte dans le bocal, la force est roger.(h+h2).S

or h2 = v/S (volume de l'objet)
donc F = roger.(h+ v/S).S = roger.S.h + roger.S.v/S = roger.S.H + roger.v

roger.v est bien le poids d'eau déplacé

Pour un bocal non cylindrique il faut tenir compte de la composante verticale de pression sur les parois, ça revient au même mais la hauteur h2 ne représente plus aussi directement la variation de poids.

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Un classique plus intéressant :
Une boîte pleine d'eau, à l'intérieur une masse lourde suspendue par un ressort au plafond de la boîte, la masse ne touche ni le bas ni le haut de la boîte. On lache la boîte qui finit par terre.
Comment évolue la tension du ressort au cours de la chute.

[mbochud]

Entre la surface de l’eau et le dessous du vase, il y a une petite différence de pression qui vaut _air * g * hauteur du vase .
Cette différence de pression * surface du vase est aussi la poussée d’Archimède due à l’air.

[sitalgo]

Pour les objets posés au fond de l'eau, soit en le posant il reste de l'eau à la pression qu'il se doit, soit on met l'eau après auquel cas elle s'infiltrera au besoin par capilarité sous l'objet.
A moins de faire un joint étanche autour de la surface de contact, Archimède vaincra.

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On sait polir des surfaces de verre suffisamment finement pour que deux surfaces mises en cotact restent collées quand on cherche à les séparer en tirant normalement (pas tangentiellement à la surface), au point que la force pour les séparer est supérieure à celle normalement requise par Archimède. Argll ! mais quel est donc ce phénomène que même Elizabeth Tessier n'a pas su prédire ?

[invite6754323456711]

On sait polir des surfaces de verre suffisamment finement pour que deux surfaces mises en cotact restent collées quand on cherche à les séparer en tirant normalement (pas tangentiellement à la surface), au point que la force pour les séparer est supérieure à celle normalement requise par Archimède. Argll ! mais quel est donc ce phénomène que même Elizabeth Tessier n'a pas su prédire ?

La pression de radiation du vide ?

Patrick

[calculair]

B'soir,

Dans ce problème il ne faut pas raisonner en terme de poids mais de pression. Problème que l'on pose généralement avec un fil inélastique puisque ça ne change rien au problème.

Le bocal, rigide, exerce son poids sur la balance. L'eau exerce son poids sur le bocal par le biais de la pression.
Cas simple du bocal cylindrique, la composante verticale de la pression ne s'exerce qu'au fond du bocal. La force transmise au bocal est roger.h.S.
On ajoute l'objet, le niveau d'eau monte dans le bocal, la force est roger.(h+h2).S

or h2 = v/S (volume de l'objet)
donc F = roger.(h+ v/S).S = roger.S.h + roger.S.v/S = roger.S.H + roger.v

roger.v est bien le poids d'eau déplacé

Pour un bocal non cylindrique il faut tenir compte de la composante verticale de pression sur les parois, ça revient au même mais la hauteur h2 ne représente plus aussi directement la variation de poids.

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Un classique plus intéressant :
Une boîte pleine d'eau, à l'intérieur une masse lourde suspendue par un ressort au plafond de la boîte, la masse ne touche ni le bas ni le haut de la boîte. On lache la boîte qui finit par terre.
Comment évolue la tension du ressort au cours de la chute.

je suis 100 % d'accord avec toi. Il faut toujours voir la poussée mysterieuse d'Archimède comme la resultante des forces de pression.

on a ainsi des surprises


la tension du ressort diminue durant la chute T = 0

Voir la discussion sur le forum ludique ' balon dans l'avion "

[sitalgo]

Oui donc,

Si les surfaces de verres restent collées c'est parce que la surface est si régulière qu'une plus grande partie des atomes se touchent (avec une surface rugueuse seules les pointes se touchent, donc une petite partie des atomes).
Les forces de Van der Waals se manifestent plus sensiblement. Lors de la séparation on peut avoir des atomes qui passent de la structure cristalline d'une face à celle de l'autre.

[Pio2001]

je suis 100 % d'accord avec toi. Il faut toujours voir la poussée mysterieuse d'Archimède comme la resultante des forces de pression.

on a ainsi des surprises

Plus que tu ne le penses ! Ce problème étant résolu, puis-je en poser un autre sur le même thème ?

Un navire remonte le Rhône de Marseille (0 mètre d'altitude) à Lyon (160 mètres d'altitude). Ses moteurs doivent-ils travailler contre l'élévation de son poinds d'une hauteur de 160 mètres ?

[invite6754323456711]

Un navire remonte le Rhône de Marseille (0 mètre d'altitude) à Lyon (160 mètres d'altitude). Ses moteurs doivent-ils travailler contre l'élévation de son poids d'une hauteur de 160 mètres ?

J'avoue ne pas bien comprendre le problème qui est posé. Indépendamment de la poussé d'Archimède il existe une différence de potentiel (160 mètre) que devra vaincre les moteurs pour passer de 0 mètre d'altitude à 160 mètres d'altitude.

Puis vient s'ajouter la force des courants mais surtout les barrages à franchir (donc certainement des écluses).

Patrick

[Pio2001]

Mauvaise réponse !

Fais le bilan énergétique entre l'état initial et l'état final, indépendament des forces dissipatives, qui ne sont pas mentionnées dans la question.

On considère les emplacements M et L où est amarré le navire à Marseille, puis à Lyon.

Etat initial : M est occupé par la partie immergée du navire. L est occupé par un volume d'eau équivalent.
Etat final : M est occupé par un volume d'eau équivalent à la partie immergée du navire. L est occupé par la partie immergée du navire.

Bilan : la masse du navire s'est élevée de 160 mètres, tandis qu'un volume d'eau s'est abaissé de 160 mètres.
Or le navire flotte, donc le poids de l'eau déplacée est égal au poids du navire. Donc du point de vue de l'énergie potentielle de pesanteur, le bilan est nul.

Les moteurs n'ont donc fourni aucune énergie pour élever le navire !

L'explication la plus courante est que la poussée d'Archimède compense exactement le poids du navire.

Or, et c'est là que cela devient rock'n roll, le fleuve peut être considéré dans notre analyse comme identique à lui-même par translation. La pression à la surface de l'eau et au fond est la même à Lyon et à Marseille, à la différence de pression atmosphérique près.
Par conséquent, l'intégrale des forces de pressions, qui définit la poussée d'Archimède, est perpendiculaire à la surface du fleuve. Donc elle ne compense pas le poids, qui doit être vaincu par les moteurs !

Je mets un 20/20 à l'oral à celui ou celle qui me résoud ce paradoxe !