CLASSIFICATION DES FORCES
La poussée d’Archimède Tout corps plongé dans un fluide
au repos, entièrement ou partiellement immergé dans celuici, subit une force appelée « poussée d’Archimède ». Cette
force verticale, dirigée de bas en haut est de norme égale
au poids du volume de fluide déplacé. En posant V immergé , le
volume du corps immergé dans le fluide de masse volumique
ρ fluide , elle s’exprime alors :
− →
Π = −ρ fluide V immergé
− → g .
La poussée d’Archimède est la résultante des forces de pression qui agissent sur le corps immergé.
Si système est entièrement immergé, le volume immergé
V immergé est égal au volume V du corps. Il est alors souvent
intéressant d’exprimer la poussée d’Archimède en fonction
du poids du système.
− → g
− →
Π = −ρ fluide V immergé
−
→ g
ρ fluide
V immergé
Figure 15.8 –
Poussée
d’Archimède.
Pour cela, on exprime le volume V immergé en fonction de la masse volumique moyenne ρ du
système :
V immergé = V =
m
ρ
=⇒
− →
Π = −
ρ fluide
ρ
m − → g .
On peut alors sommer le poids et la poussée d’Archimède pour obtenir :
− →
Π +
−
→
P = m
1 −
ρ fluide
ρ
− → g = m − → g
avec − → g
=
1 −
ρ fluide
ρ
− → g la gravité réduite dans le fluide.
On peut alors tenir compte du poids et de la poussée d’Archimède en remplaçant − → g par − → g
.
Pour un solide plein plongé dans l’eau, la masse volumique du fluide vaut ρ eau = 10 3 kg·m −3
et celle du système est comprise entre 10 3 et 10 4 kg·m −3 d’où − → g = − → g . La poussée d’Archimède est importante.
Exemple
Le corps humain étant essentiellement constitué d’eau, sa masse volumique est voisine
de 10 3 kg·m −3 . Plongé dans l’eau, on ressent une gravité réduite quasiment nulle, c’està-dire un état d’apesanteur.
Pour un solide plein plongé dans l’air, la masse volumique du fluide vaut ρ air = 1 kg·m −3 et
celle du système est comprise entre 10 3 et 10 4 kg·m −3 d’où − → g − → g . La poussée d’Archimède est négligeable.
Exemple
Pour flotter dans l’air à l’aide de la poussée d’Archimède, il faut réussir à annuler − → g
donc à obtenir une masse volumique moyenne ρ du système égale à la densité de l’air.
Il faut donc évider le solide pour obtenir un solide creux de grand volume et de faible
masse. C’est le principe de fonctionnement des montgolfières et des dirigeables.
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La poussée d’Archimède Tout corps plongé dans un fluide
au repos, entièrement ou partiellement immergé dans celuici, subit une force appelée « poussée d’Archimède ». Cette
force verticale, dirigée de bas en haut est de norme égale
au poids du volume de fluide déplacé. En posant V immergé , le
volume du corps immergé dans le fluide de masse volumique
ρ fluide , elle s’exprime alors :
− →
Π = −ρ fluide V immergé
− → g .
La poussée d’Archimède est la résultante des forces de pression qui agissent sur le corps immergé.
Si système est entièrement immergé, le volume immergé
V immergé est égal au volume V du corps. Il est alors souvent
intéressant d’exprimer la poussée d’Archimède en fonction
du poids du système.
− → g
− →
Π = −ρ fluide V immergé
−
→ g
ρ fluide
V immergé
Figure 15.8 –
Poussée
d’Archimède.
Pour cela, on exprime le volume V immergé en fonction de la masse volumique moyenne ρ du
système :
V immergé = V =
m
ρ
=⇒
− →
Π = −
ρ fluide
ρ
m − → g .
On peut alors sommer le poids et la poussée d’Archimède pour obtenir :
− →
Π +
−
→
P = m
1 −
ρ fluide
ρ
− → g = m − → g
avec − → g
=
1 −
ρ fluide
ρ
− → g la gravité réduite dans le fluide.
On peut alors tenir compte du poids et de la poussée d’Archimède en remplaçant − → g par − → g
.
Pour un solide plein plongé dans l’eau, la masse volumique du fluide vaut ρ eau = 10 3 kg·m −3
et celle du système est comprise entre 10 3 et 10 4 kg·m −3 d’où − → g = − → g . La poussée d’Archimède est importante.
Exemple
Le corps humain étant essentiellement constitué d’eau, sa masse volumique est voisine
de 10 3 kg·m −3 . Plongé dans l’eau, on ressent une gravité réduite quasiment nulle, c’està-dire un état d’apesanteur.
Pour un solide plein plongé dans l’air, la masse volumique du fluide vaut ρ air = 1 kg·m −3 et
celle du système est comprise entre 10 3 et 10 4 kg·m −3 d’où − → g − → g . La poussée d’Archimède est négligeable.
Exemple
Pour flotter dans l’air à l’aide de la poussée d’Archimède, il faut réussir à annuler − → g
donc à obtenir une masse volumique moyenne ρ du système égale à la densité de l’air.
Il faut donc évider le solide pour obtenir un solide creux de grand volume et de faible
masse. C’est le principe de fonctionnement des montgolfières et des dirigeables.
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