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Niveau seconde
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devoir : Archimède

Posté par
Meloti
01-11-06 à 18:37

Bonsoir ! Pourriez-vous m'aider à un exercice sur Archimède ?

[...] Pour prouver la supercherie de l'orfèvre, Archimède aurait alors immergé successivement un lingot d'or, un lingot d'argent et la couronne, tous de même masse, dans un récipient plein d'eau.
Il aurait ensuite mesuré la quantité d'eau qui débordait dans chaque cas.
Il aurait alors constaté que la quantité d'eau déplacée par la couronne se situait entre les 2 autres, il en aurait conclu que l'orfèvre avait mêlé de l'argent à une partie de l'or confié par le roi.
Masse volumique de l'or : 19,3 g.cm-3 et de l'argent : 10,6 g.cm-3

1) Le lingot d'or confié à l'orfère et la couronne réalisée par l'orfèvre ont-ils :
- la même masse ? (j'ai répondu : OUI)
- le même volume (j'ai répondu : NON)
- la même masse volumique (j'ai répondu : NON)

2) Calculer le volumed'eau d&placé en immergeant complètement le lingot d'or pur de masse 1kg.
C'est là que je bloque, je ne sais pas comment m'y prendre pour trouver le calcul.

Merci de votre aide ^^

Posté par
Coll Moderateur
re : devoir : Archimède 02-11-06 à 11:21

Bonjour,

Il n'est pas possible de vérifier les réponses à la question 1 car tu n'as pas mis le début de l'énoncé. Cela semble bon néanmoins.

La réponse à la deuxième question découle directement de la donnée de la masse volumique de l'or.
La masse volumique c'est la masse d'un volume donné
L'or pur a une masse volumique de 19,3 g.cm-3 ce qui signifie qu'une masse de 19,3 grammes d'or pur occupe un volume de 1 cm3
Alors, une masse de 1 kg ?

Posté par
Meloti
re : devoir : Archimède 02-11-06 à 18:54

Ah ok merci beaucoup j'ai trouvé !

Ba en fait, a la question 1°) fallait répondre en s'aidant du texte.

Posté par
Meloti
re : devoir : Archimède 02-11-06 à 19:09

J'voudrais vérifier mon raisonnement, donc voici le début du texte :

Lors de son ascension sur le trône de Syracuse, le roi Hiéron II, voulu offrir aux dieux une couronne d'or. Ayant pesé une certaine quantité d'or pur, il la confia à un orfèvre.
Celui-ci lui présenta quelques temps plus tars une magnifique couronne, de même masse que l'or initial.
Mais Hiéron, soupçonnant une fraude, demanda à Archimède, alors jeune conseiller scientifuqe de 22 ans, d'étudier le problème sans détériorer la couronne.

Se rendant aux bains publics, alors qu'il avait en tête le souci de cette affaire, Archimède remarqua que le volume d'eau qui s'écoulait de sa baignoire, était égal au volume des parties de son corps qui y étaient plongées.

Il sauta hors de l'eau, et rentra chez lui nu en criant EUREKA ! EUREKA ! (j'ai trouvé !) [...] La suite c'est en haut.

3) Si l'orfèvre avait été honnête, la couronne aurait-elle déplacé un vlume d'eau inférieur, supérieur ou égal ? Justifier.

Je pense qu'il sera égal car le lingot d'or de départ a la même masse que la couronne fabriquée avec ce lingot. Quelqu'un peut-il confirmer ? xD

Posté par
Meloti
re : devoir : Archimède 02-11-06 à 19:28

Une autre question :

L'or pur a une masse volumique de 19,3 g.cm-3 ce qui signifie qu'une masse de 19,3 grammes d'or pur occupe un volume de 1 cm3

Tu as mis que ça occupait 1 cm3 mais c'est écrit cm-3 Je voudrais savoir si tu t'es trompée ou pas ? Car c'est important xD sinon mais résultats seront faux... car j'ai oublié un signe moins devant l'exposant.

Posté par
Coll Moderateur
re : devoir : Archimède 02-11-06 à 19:47

Donc maintenant je peux dire que tes réponses à la première question sont bonnes (il fallait savoir si la couronne avait la même masse que l'or confié).

Un masse volumique c'est une masse par unité de volume : cela veut dire le quotient d'une masse par le volume de l'objet qui a cette masse. Donc, par exemple des grammmes divisés par un volume de 1cm3
Je peux écrire soit g/cm3 soit g.cm-3 : c'est exactement la même chose.
Tu sais que :

3$ a^{-m} = \frac{1}{a^m}

Je ne vois pas ta réponse à la deuxième question (mais tu es peut-être sûr de toi) : quel est le volume occupé par une masse de 1 kg d'or pur (masse volumique 19,3 g/cm3 ou g.cm-3)

Si je comprends bien la troisième question (ce n'est pas clair tes morceaux d'énoncé) le volume déplacé par une couronne d'or pur est le même que celui d'un lingot d'or pur de même masse, et est beaucoup plus faible que celui d'un lingot d'argent de même masse puisque l'argent a une masse volumique plus faible (pour la même masse il occupe un volume plus important).

Posté par
Meloti
re : devoir : Archimède 02-11-06 à 20:19

2) J'ai trouvé 52 cm3

3) Donc si j'ai bien compris, le volume déplacé par la couronne d'or est inférieur que celui du lingot d'argent [en fait, la couronne fraduleuse est composée d'or et d'argent] de même masse puisque l'argent a une masse volumique plus faible.

LoL ça répond à la question 4 : La couronne fraudleuse déplace-t-elle un volume inférieur, supérieur ou égal ? Justifier.

4) J'ai mis : La couronne frauduleuse déplace un volume inférieur car la masse volumique de l'argent est inférieur à celle de l'or (10,6 g.cm-3 < 19,3 g.cm-3.
Donc peu importe le volumed'argent constituant la couronne, il sera toujours inféreiur à une couronne constituée que d'or.

MERCI BEAUCOUP pour ton aide Coll !

Posté par
Coll Moderateur
re : devoir : Archimède 03-11-06 à 17:44

Bonjour,

Je découvre maintenant...
Question 2 : j'aurais arrondi à 53 cm3 mais c'est un détail

Question 3 : Si l'orfèvre avait été honnête la couronne aurait déplacé exactement ce que déplace un lingot d'or pur de même masse que la couronne.

Question 4 : L'orfèvre, pour ne pas être découvert, avait rendu une couronne de même masse que l'or qui lui avait été confié (il aurait été facile de découvrir qu'il rendait une couronne plus légère). Comme il avait remplacé une proportion d'or par de l'argent (en masses égales) il avait remplacé de l'or de forte masse volumique par de l'argent de plus faible masse volumique et donc (pour la même masse) occupant un volume plus grand. Donc la couronne en alliage or-argent a maintenant un volume plus grand : elle déplace une quantité d'eau supérieure à ce que fait un lingot d'or pur de même masse qu'elle.

Posté par
Meloti
re : devoir : Archimède 04-11-06 à 18:48

Aw... merci beaucoup Coll ^^ Tu m'as aidé beaucoup, même si j'ai encore un peu de mal à comprendre la question 4.

Posté par
Coll Moderateur
re : devoir : Archimède 04-11-06 à 18:58

Tu as bien su calculer le volume (déplacé éventuellement, si on le met dans l'eau...) d'un lingot d'or pur de 1 kg à 19,3 g.cm-3 :
c'est 1 000 / 19,3 51,8 cm3 52 cm3
(j'avais dit 53 cm3 après avoir utilisé 19 g.cm-3)

Si tu calcules le volume d'un lingot de même masse (1 kg) d'argent à 10,6 g.cm-3 tu trouves 1 000 / 10,6 = 94,3 cm3

Argent : plus faible masse volumique volume plus grand

Mélange or-argent : résultat intermédiaire !

Posté par
Meloti
re : devoir : Archimède 04-11-06 à 19:08

Ah ok ! Maintenant j'ai compris, merci beaucoup !!!! T'es super ! Ton aide m'a été précieuse ^^

Posté par
Coll Moderateur
re : devoir : Archimède 04-11-06 à 19:10

Je suis heureux que tu aies compris !
A une prochaine fois !



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