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Principe d'Archimède

- Pourquoi certains objets coulent et d'autres flottent?
- Pourquoi met-on une ceinture de plomb en plongée?
- Pourquoi est-on plus lourd au fond?
- Toutes ces questions démontrent qu'il existe une relation entre
LE POIDS et LE VOLUME d'un corps pour son équilibre dans l'eau.
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a) Balance où est suspendu un corps solide équilibré
dans l'autre plateau par un poids identique.
b) Le solide est plongé dans un bac plein
d'eau et nous recueillons l'eau qui déborde. Celle-ci représente le
volume du corps solide.
c) L'eau recueilli est déposée dans le
plateau sous lequel est suspendu le solide.
La balance est rééquilibrée.
CONCLUSION :
Tout s'est passé comme si , dès que le corps
a été plongé dans l'eau, il recevait une poussée vers le haut qui le
rend plus léger.
Or cette poussée à été neutralisée dès
que l'on a reversé l'eau qui avait débordée dans la balance.
Donc , cette poussée est égale au poids de
l'eau déplacée.
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Tout corps plongé dans un fluide reçoit de
la part de celui-ci une poussée verticale dirigée de bas en haut égale
au poids du volume de fluide déplacé.
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Vous avez déjà remarqué qu'une bouteille de plongée
est lourde quand on l'a sur le dos, et devient beaucoup plus légère
lorsqu'on l'immerge.
La bouteille parait avoir un autre poids que l'on va
appeler le POIDS APPARENT par opposition au POIDS RÉEL.
Le poids apparent est plus faible que le poids réel
et la différence entre les deux est LA POUSSÉE D'ARCHIMEDE.
Poids APPARENT = Poids RÉEL - Poussée d'ARCHIMEDE
Exemple :
Un plongeur a un volume de 60 litres. Il reçoit une
poussée d'Archimede de 60 kg qui diminue d'autant dans l'eau son poids réel.
Il pèse tout équipé 70 kg.
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Quel sera son poids apparent ?
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P app = P réel - P arch = 70 - 60 = 10 kg

- Dans l'eau , certains corps flottent, d'autres coulent ou
restent entre deux eaux.
- Les corps ont donc une flottabilité différente selon leur
nature.
 | lorsqu'un corps remonte, il a une FLOTTABILITÉ POSITIVE
 | le poids réel est inférieur à la poussée d'Archimede.
P r < P a |
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 | lorsqu'un corps coule, il a une FLOTTABILITÉ NÉGATIVE
 | le poids réel est supérieur à la poussée d'Archimede P
r > P a |
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 | lorsqu'un corps flotte entre deux eaux, il a une FLOTTABILITÉ
NULLE
 | le poids réel égal la poussée d'Archimede P r = P a |
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TOUT DÉPEND DE DEUX FACTEURS : LE POIDS ET LE VOLUME
- De son volume , dépendra la poussée d'Archimede
- De son poids réel , dépendra son poids apparent
Exemple :
- Un plongeur en maillot pèse 70 kg pour un volume de 69
litres. Il met sa combinaison qui pèse 1 kg pour un volume de 8 litres.
Sa bouteille pèse gonflée 16 kg pour un volume de 12 litres.
- Ce plongeur va t'il flotter ou couler ?
- Calcul du poids réel : P r = 70 + 1 + 16 = 87 kg
- Calcul du volume : V = 69 + 8 + 12 = 89 litres
- La poussée d'Archimede est de 89 kg
- Comme la poussée d'Archimede est supérieure au poids réel,
il va flotter.
- S'il veut descendre sans difficulté, il doit rajouter à sa
ceinture de plomb 2 kg correspondant à
- P a - P r = 89 - 87 = 2 kg
C'est ce qu'on appelle régler son lestage

A) poumons ballast :
La flottabilité du plongeur dépend si ses poumons sont
pleins ou pas. Si ce plongeur vide complètement ses poumons, il coule.
C'est l'application du principe d'Archimede.
En vidant ses poumons, il diminue son volume total; il
diminue donc la poussée d'Archimede, augmente son poids apparent et
COULE |
B) lestage :
Il doit être calculé de la manière suivante :
Les paliers se font la plupart du temps à 3 m. Il faut
qu'en fin de plongée, la bouteille étant presque vide, sa flottabilité
soit nulle à 3 m.
Il doit donc partir légèrement trop lourd en début de
plongée. Son équilibrage à 3 m sera ensuite peaufiné à l'aide de
ses poumons. |
C) bouée de remontée :
Lorsqu'un plongeur gonfle sa bouée, il augmente son volume
sans augmenter son poids réel. La poussée d'Archimede augmente
beaucoup et le plongeur remonte.
Mais l'utilisation principale de la bouée est de s'assurer
une flottabilité nulle à n'importe quelle profondeur. |
D) parachute de relevage :
Si l'on veut remonter un objet lourd du fond, il vaut mieux
demander à Archimede de nous aider plutôt que de risquer un
essoufflement. On augmente donc le volume de l'objet sans augmenter son
poids. |
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