Poussée d'Archimède – flotter, couler et pression dans un liquide

Ce qu’elle montre

Un objet plongé dans un liquide subit une force verticale vers le haut, la poussée d'Archimède, égale au poids du liquide déplacé : F_A = ρ_liquide·g·V_immergé, avec g = 9,81 N/kg. Son poids vaut P = ρ_objet·g·V. Qu'il flotte, reste en équilibre entre deux eaux ou coule dépend de la comparaison des deux masses volumiques, et non de sa seule taille. Un objet qui flotte se stabilise lorsque la partie immergée est juste suffisante pour que F_A égale P. Le même liquide exerce une pression qui augmente linéairement avec la profondeur, p = ρ·g·h, quelle que soit la forme du récipient.

Mode d’emploi

Réglez la Masse volumique de l'objet et la Masse volumique du liquide, cliquez sur Lâcher l'objet et observez les flèches P et F_A pendant que le bloc entre dans le liquide. Notez le volume immergé lorsque le bloc s'immobilise et comparez-le au rapport des deux masses volumiques. Essayez un métal dense dans l'eau, puis augmentez la masse volumique du liquide jusqu'à celle du mercure. Enfin, faites descendre la sonde de pression et relevez p à plusieurs profondeurs pour tracer la pression en fonction de la profondeur.

Paramètres modifiables

• Masse volumique de l'objet 100–12000 kg/m³
• Masse volumique du liquide 500–13600 kg/m³
• Volume de l'objet 50–1000 cm³
• Hauteur de la colonne de liquide 20–100 cm
• Afficher les vecteurs force

Questions à explorer

1. Un bloc de masse volumique 600 kg/m³ flotte sur l'eau. Quelle fraction de son volume est immergée, et pourquoi ?
2. Lorsqu'un bloc flotte à l'équilibre, la poussée d'Archimède est-elle supérieure, égale ou inférieure à son poids ?
3. Comment varie la pression mesurée quand vous doublez la profondeur de la sonde dans le même liquide ?