Fluides
Couler ou flotter
Observez la bille dense couler — son poids dépasse la force de poussée d'Archimède.
Couler ou flotter — simulation interactive de Fluides. Observez la bille dense couler — son poids dépasse la force de poussée d'Archimède. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Flottabilité négative
Un objet dense coule quand son poids dépasse la force de flottaison maximale que le fluide peut fournir.
Si la masse volumique moyenne de l'objet est supérieure à celle du fluide, la force de flottabilité (basée sur le volume total déplacé à l'immersion) n'atteint jamais le poids. La bille accélère vers le bas.
- Force de flottaison F_b = ρ_fluid · V · g
- Couler: mg > F_b
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Un lest en métal tombe dans l’eau et vient se poser au fond, entièrement immergé. Une fois qu'il est complètement immergé, le rendre plus lourd change-t-il son degré d'immersion ?
Des pronostics à peser
- Un plomb plus lourd submerge encore plus (plus de 100%).
- Il est déjà complètement submergé (100%), donc plus de masse ne peut pas le submerger davantage.
- Un plomb plus lourd plonge moins car il tombe plus vite.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Masse du plomb m (kg)
Ce que vous mesurez :
- Poids mg (N)
- Fraction immergée
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage du puits de fluide et appuyez sur Réinitialiser. Le lest tombe dans l’eau et vient se poser sur le fond du réservoir.
- Activez la sonde à fraction immergée sur le lest.
- Réglez la masse du plomb pour chaque essai, laissez-le se déposer et enregistrez sa fraction immergée.
Équation gouvernante
Principe d'Archimède (au maximum) — F_b = ρ·V·g
La plus grande force de poussée qu'un objet puisse jamais recevoir est ρ·g·V_full — le poids du fluide qu'il déplacerait s'il était entièrement immergé. Une fois que le poids d'un objet dépasse ce plafond, il coule et reste complètement immergé ; ajouter plus de masse ne peut pas le submerger davantage car il déplace déjà tout son volume.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Calculez le volume total du plomb à partir de son rayon (0.4 m) et de la force de poussée maximale possible ρ·g·V_full en utilisant la densité de l'eau 1000 kg/m³. Comparez-le au poids de chaque essai.
- Expliquez pourquoi la fraction immergée reste plafonnée à 1.0 (100%) une fois que le poids dépasse la force de poussée maximale, quel que soit le poids du plomb.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- La force de poussée maximale de ce plomb est d'environ 24.6 N — toute masse inférieure à environ 2.5 kg flotterait à la place. Comparez cela à l’expérience fluide-flotteur : qu’est-ce qui détermine si un objet flotte ou coule ?
- L'eau de mer est plus dense que l'eau douce. Un plomb qui s'immerge complètement dans l'eau douce serait-il nécessairement entièrement immergé dans l'eau de mer ? Expliquez en utilisant la formule de la force de poussée.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Bienvenue dans Affaissement dans un fluide
- Sélectionnez la bille coulée
- Appuyez sur Lecture
- Sombrant
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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