Flottabilité : la masse d'un objet flottant modifie-t-elle sa profondeur ?
1 · Prédire
Un bouchon flotte dans l'eau. Si vous utilisez un bouchon plus lourd de la même taille, comment la force de poussée qui le maintient va-t-elle changer ?
- La force de poussée augmente pour s'adapter au poids plus lourd.
- La force de poussée reste la même quelle que soit la masse.
- La force de poussée diminue parce que le bouchon est plus bas.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage fluide-flotteur et appuyez sur Réinitialiser. Un bouchon flotte à la surface de l'eau.
- Activer la sonde de flottabilité sur le bouchon.
- Réglez la masse du bouchon pour chaque essai, laissez-le se stabiliser et enregistrez la fraction immergée et la lecture de la force de poussée.
3 · Collecter les Données
| Masse du liège m (kg) | Fraction immergée | Force de poussée F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
Tracez la force de flottabilité F_b (axe y) par rapport à la masse m (axe x) pour vos trois essais. Quelle est la forme de la ligne ?
4 · Analyser
- Pour chaque essai, calculez m·g avec g = 9.8 m/s² et comparez-le à la valeur affichée de la poussée d'Archimède.
- Expliquez pourquoi la force de poussée d'un objet flottant est toujours égale à son poids, quelle que soit la quantité immergée.
5 · Approfondir
- Si vous continuiez à ajouter de la masse au bouchon, à quel moment cesserait-il de flotter et coulerait-il ? Que devrait-il être vrai à propos de la force de poussée à ce stade ?
- Un bloc d'acier coule, mais un navire en acier flotte. En utilisant le principe d'Archimède, expliquez comment la forme, et non la matière, rend cela possible.
La physique derrière cette expérience
Principe d'Archimède
La force de poussée exercée sur un objet immergé (ou flottant) est égale au poids du fluide qu'il déplace. À l'équilibre, la force de poussée d'un objet flottant équilibre exactement son poids — c'est pourquoi vos deux colonnes doivent correspondre.