La Poussée d’Archimède et la Flottabilité

La Poussée d’Archimède et la Flottabilité

Comprendre La Poussée d’Archimède et la Flottabilité

La famille Martin décide de passer une journée à la plage. Pierre, leur fils de 12 ans, aime beaucoup faire des expériences.

En jouant dans l’eau, il remarque que certains objets flottent tandis que d’autres coulent. Curieux, il se demande pourquoi certains objets restent à la surface de l’eau et d’autres non.

Il décide alors de mener une expérience simple pour comprendre la poussée d’Archimède.

Données :

Pierre dispose de différents objets et d’une balance pour mesurer leurs masses. Il a également un grand récipient rempli d’eau pour faire ses expériences.

Voici les objets et leurs masses :

  1. Une balle en plastique (masse = 50 g, volume = 100 cm³)
  2. Un petit bateau en bois (masse = 300 g, volume = 500 cm³)
  3. Une pierre (masse = 500 g, volume = 200 cm³)
  4. Une boîte en métal (masse = 400 g, volume = 100 cm³)
  • La densité de l’eau est \(1 \, \text{g/cm}^3\)
  • Accélération due à la gravité (\(g\)) : 9,8 m/s\(^2\)

Questions :

1. Calcule la force de poussée d’Archimède agissant sur chaque objet.

2. Détermine si chaque objet flotte ou coule en comparant la poussée d’Archimède à la force gravitationnelle qui s’exerce sur l’objet.

Correction : La Poussée d’Archimède et la Flottabilité

1. Calcul de la Poussée d’Archimède

La formule de la poussée d’Archimède est :

\[ F_{\text{poussée}} = \rho_{\text{eau}} \times V_{\text{déplacé}} \times g \]

  • Balle en plastique:

\[ F_{\text{poussée}} = 1 \, \text{g/cm}^3 \times 100 \, \text{cm}^3 \times 9{,}8 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_{\text{poussée}} = 980 \, \text{dynes} = 0{,}98 \, \text{N} \]

  • Petit bateau en bois:

\[ F_{\text{poussée}} = 1 \, \text{g/cm}^3 \times 500 \, \text{cm}^3 \times 9{,}8 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_{\text{poussée}} = 4900 \, \text{dynes} = 4{,}9 \, \text{N} \]

  • Pierre:

\[ F_{\text{poussée}} = 1 \, \text{g/cm}^3 \times 200 \, \text{cm}^3 \times 9{,}8 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_{\text{poussée}} = 1960 \, \text{dynes} = 1{,}96 \, \text{N} \]

  • Boîte en métal:

\[ F_{\text{poussée}} = 1 \, \text{g/cm}^3 \times 100 \, \text{cm}^3 \times 9{,}8 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_{\text{poussée}} = 980 \, \text{dynes} = 0{,}98 \, \text{N} \]

2. Calcul de la Force Gravitationnelle

La formule de la force gravitationnelle est :

\[ F_{\text{gravité}} = m \times g \]

  • Balle en plastique:

\[ F_{\text{gravité}} = 50 \, \text{g} \times 9{,}8 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_{\text{gravité}} = 490 \, \text{dynes} = 0{,}49 \, \text{N} \]

  • Petit bateau en bois:

\[ F_{\text{gravité}} = 300 \, \text{g} \times 9{,}8 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_{\text{gravité}} = 2940 \, \text{dynes} = 2{,}94 \, \text{N} \]

  • Pierre:

\[ F_{\text{gravité}} = 500 \, \text{g} \times 9{,}8 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_{\text{gravité}} = 4900 \, \text{dynes} = 4{,}9 \, \text{N} \]

  • Boîte en métal:

\[ F_{\text{gravité}} = 400 \, \text{g} \times 9{,}8 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_{\text{gravité}} = 3920 \, \text{dynes} = 3{,}92 \, \text{N} \]

Conclusion sur la Flottabilité

  • Balle en plastique:

\[ F_{\text{poussée}} = 0{,}98 \, \text{N} > F_{\text{gravité}} = 0{,}49 \, \text{N} \]

La balle flotte car la poussée d’Archimède est supérieure à la force gravitationnelle.

  • Petit bateau en bois:

\[ F_{\text{poussée}} = 4{,}9 \, \text{N} > F_{\text{gravité}} = 2{,}94 \, \text{N} \]

Le bateau flotte car la poussée d’Archimède est supérieure à la force gravitationnelle.

  • Pierre:

\[ F_{\text{poussée}} = 1{,}96 \, \text{N} < F_{\text{gravité}} = 4{,}9 \, \text{N} \]

La pierre coule car la poussée d’Archimède est inférieure à la force gravitationnelle.

  • Boîte en métal:

\[ F_{\text{poussée}} = 0{,}98 \, \text{N} < F_{\text{gravité}} = 3{,}92 \, \text{N} \]

La boîte coule car la poussée d’Archimède est inférieure à la force gravitationnelle.

Résumé :

  • Les objets flottent si la poussée d’Archimède est supérieure à la force gravitationnelle.
  • Les objets coulent si la poussée d’Archimède est inférieure à la force gravitationnelle.

La Poussée d’Archimède et la Flottabilité

D’autres exercices de physique 5 ème:

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Calcul de la vitesse dans les montagnes russes

Calcul de la vitesse dans les montagnes russes Comprendre le Calcul de la vitesse dans les montagnes russes Tu es un ingénieur qui travaille sur la conception d'une nouvelle montagne russe excitante dans un parc d'attractions. Une des phases cruciales de ton projet...

Calcul de la Vitesse de la Lumière dans l’Eau

Calcul de la Vitesse de la Lumière dans l'Eau Comprendre le Calcul de la Vitesse de la Lumière dans l'Eau La lumière se déplace à différentes vitesses en fonction du milieu à travers lequel elle passe. Dans le vide, la lumière voyage à une vitesse d'environ 299,792...

La Grande Course des Billes

La Grande Course des Billes Comprendre La Grande Course des Billes Tu participes à une compétition de billes. Chaque bille est lâchée d'une rampe pour atteindre le plus grand saut possible en bas de la rampe. Pour optimiser ta chance de gagner, tu dois comprendre...

La Perception du Son

La Perception du Son Comprendre La Perception du Son Sarah est une élève qui assiste à un concert. Elle remarque que lorsque le batteur frappe une grosse caisse, elle sent les vibrations passer à travers le sol, tandis qu'un son aigu provenant de la guitare électrique...

Étude de mouvement sur une pente inclinée

Étude de mouvement sur une pente inclinée Comprendre l'Étude de mouvement sur une pente inclinée Sophie participe à une course de caisses à savon. Sa caisse, y compris Sophie, a une masse totale de 50 kg. Après un départ arrêté en haut d'une colline, la caisse...

Fréquence et Position dans le Spectre

Fréquence et Position dans le Spectre Comprendre la Fréquence et Position dans le Spectre La lumière qui provient du soleil contient un ensemble de couleurs qui, ensemble, forment ce que nous appelons la lumière blanche. Cette lumière peut être décomposée en...

Étude de la Transformation de l’Énergie

Étude de la Transformation de l'Énergie Comprendre l'Étude de la Transformation de l'Énergie Alice et Bob participent à une compétition de saut en longueur dans leur école. Pour améliorer sa performance, Alice utilise un petit trampoline placé juste avant la ligne de...

Calcul du temps de parcours du son

Calcul du temps de parcours du son Comprendre le Calcul du temps de parcours du son Marie et Lucas jouent dans un parc. Marie est sur un côté du parc et Lucas est à l'autre extrémité. Pour attirer l'attention de Marie, Lucas décide de siffler. Marie entend le...

Le Parcours d’un Coureur

Le Parcours d'un Coureur Comprendre Le Parcours d'un Coureur Lors d'une séance d'entraînement, un coureur se déplace en ligne droite sur une piste d'athlétisme. Nous allons analyser son mouvement. Données : Le coureur démarre de l'arrêt et atteint une vitesse...

Forces de Frottement sur un Toboggan

Forces de Frottement sur un Toboggan Comprendre les Forces de Frottement sur un Toboggan Imagine que tu es un ingénieur qui conçoit un nouveau toboggan pour un parc de jeux. Pour assurer la sécurité et le plaisir des enfants, tu dois prendre en compte la force de...