Niveau première

Exercices sur la poussée d'Archimède

Posté par sylv2809 (invité) 11-11-06 à 20:34

Bonsoir, je dois faire 2 exercices pour vendredi prochain portant sur la poussée d'Archimède. Mais il y a certaines questions que je n'ai pas comprises et je fais appel à vous pour me donner un petit coup de main
J'ai également répondu à quelques questions et j'aurais aimé savoir si elles sont correctes. Merci de votre aide.
Voici les exercices :

$I$ Une pierre suspendue à l'extrémité inférieure d'un fil est immergée dans l'eau.
a)Calculer le volume de la pierre
b)Déterminer les caractéristiques de la poussée d'Archimède appliquée à la pierre.
c)Déterminer la valeur de la tension du fil qui soutient la pierre.
Données :
-masse de la pierre : $m$ =10 kg,
-masse volumique de l'eau : _e=1000 kg.m^-3,
-masse volumique de la pierre : _p=2700 kg.m^-3,
-intensité de la pesanteur : $g$ =10 N.kg^-1.

MES REPONSES
a)Calcul du volume de la pierre: = $m$ / $V$
Avec :
- $m$ la masse en kg
- $V$ le volume en m³
- la masse volumique en kg.m^-3
A.N.: $V$ _p= $m$ _p/_p=10/2700=3,7.10^-3 m³=3,7 dm³
La pierre a donc un volume de 3,7 dm³

b)Je nomme (pour vecteur pi) la poussée d'Archimède.
Caractéristiques de :
-direction : verticale
-point d'application : centre de gravité
-sens : de bas en haut
-valeur : = $m$ $g$
Avec :
- $m$ la masse en kg
- $g$ l'intensité de pesanteur en N.kg^-1
A.N.:=1010=100 N

c)Je n'ai pas réussi à comprendre la question...

$II$ Un ballon en caoutchouc a pour volume 15 dm³ et pour masse 700 g.
a)Il flotte à la surface de l'eau. Déterminer la valeur du volume immergé.
b)On le maintient immobile sous l'eau. Quelles sont les caractéristiques de la force exercée ?

MES REPONSES
a)Comme rien d'autre n'est indiqué, j'ai pensé qu'on considèrerait la moitié du ballon immergée, dont le volume serait dans ce cas égal à 15/2=7,5 dm³

b)Je n'ai pas compris dans l'énoncé s'il s'agissait de la force qui maintient la ballon sous l'eau, ou bien la poussée d'Archimède, qui justement, tend à faire remonter le ballon à la surface s'il n'était pas tenu. Et ses caractéristiques auraient dans ce cas été semblables à celles que j'ai citées dans le premier exercice, autrement dit celles de

Voilà. J'espère que vous pourrez m'aider, surtout pour le second exercice. Je vous remercie d'avance et vous souhaite une bonne soirée

Sylvain

Posté par re : Exercices sur la poussée d'Archimède 12-11-06 à 04:17

Bonjour,

la question 1, je suis d'accord avec toi.
D'où sort tu cette formule pour la question 2) ???
Faisons une résoluton classique du problème.

2) Caractéristiques de $\Pi$ .
Direction : verticale.
Sens : vers le haut.
Point d'application : centre d'inertie de la surface immergée.
Valeur par définition:
$\textrm \Pi=g.\rho_e.V_{p}=g.\rho_e.\frac{m_p}{\rho_p}$ (1)

Application numérique.
$\Pi=10.1000.\frac{10}{2700}$
$\Pi \approx 37,0 N$

3)Calcul de la tension T exercée par le fil.

Dans un référentiel terretre considéré commme galiléen, la pierre est au repos. D'après le principe d'inertie cela signifie que la somme des forces qui s'exercent sur lui se compensent:

$\textrm \vec{P}+\vec{\Pi}+\vec{T}=\vec{0}$
Où $\vec{P}$ est le Poids de la pierre et $\vec{T}$ la tension exercée par le fil sur la pierre.
On peut aussi écrire sous avec les composantes(on utilise directement la relation (1)):

$\textrm $0\\-m.g$$0\\g.\rho_e.\frac{m_p}{\rho_p}$$0\\T$=$0\\0$$
(N.B:les abcisses sont toutes nulles car ce sont des forces qui s'exercent verticalement, et ya un moins parce que si tu fais un schéma de la situation tu verras qu'en fait T et Pi sont de même sens, et opposés à P. Si tu prends un repère (O,x,y) convenable(O le centre de la pierre, x l'horizontale dirigée vers la droite et y la verticale dirigée vers le haut, tu comprendras la "-")

Par suite on alors le système suivant:
$\textrm \{{0+0=0\atop -mg+g.\rho_e.\frac{m_p}{\rho_p}+T=0}$
D'où on en tire :

$\textrm \{{0+0=0\atop T=mg-g\rho_e\frac{m_p}{\rho_p}}$

On donc :
$\fbox{\textrm T=mg-g\rho_e\frac{m_p}{\rho_p}}$

Je te laisse faire seul l'application numérique.

C beau, hein ???

Ayoub.

P.S: la suite sur le prochain post.

Posté par re : Exercices sur la poussée d'Archimède 12-11-06 à 04:42

II]
1) Calcul du volume immergé
Bilan des forces s'exercant sur la boule.
Dans un référentiel terrestre considéré comme galiléen, la boule ne subit que deux forces.
son poids \vec{P}(il faut citer les caractéristiques) et la poussée d'archimède \vec{P_A} exercée par l'eau (il faut aussi citer les caractéristqiues)
Or, dans ce référentiel terrestre consiédéré commme galiléen, la boule est au repos. D'après le principe d'inertie cela signifie que la somme des forces qui s'exercent sur lui se compensent:

$\textrm \vec{P}+\vec{P_A}=\vec{0}$ (1)
Là tu dois faire un schéma pour y mettre ton repère orthonormal (O,x,y). Tu le fais comme précedemment, ca marche très bien.

La relation(1) peut aussi s'écrire avec des coordonnées des vecteurs:

$0\\-mg\)+$n\\g\rho_e.V$=\(0\\0$ (j'ai oublié les "+" dans le premier post)
On en tire que

$\textrm \{{0+0=0\atop -mg+g\rho_e.V=0}$
Par suite on a:
$\{{0+0=0\atop V=\frac{mg}{g\rho__e}}$

Finalement on a donc :

$\textrm \fbox{V=\frac{m}{\rho_e}}$

2)Caractéristqiues de la force.

Dans un réferentiel terrestre considéré comme galiléen le ballon subit désormais Trois forces.Son Poids P, La poussée d'archimède et la force F exercée par la main pour qu'i reste immobile sous l'eau.
Caractéristiques de F:
direction verticale (elle s'oppose à P_a et de même direction de P)
Sens vers le bas (elle s'oppose à P_a et est de même direction que P)
Point d'application: (centre d'inertie de la surface de contact)
Valeur de F:
On est toujours dans le même référentiel défini. Comme le balloj est au repos d'apès le principe d'inertie, la somme des forces qui s'exercent sur lui se compensent.

$\textrm \vec{P}+\vec{P_A}+\vec{F}=\vec{0}$

Pour trouver F, ben tu fais comme j'ai déjà fait en haut pour "T".
De toute manière en méca, ya pas de secret, suffit d'avoir un peu de rigueur.Définit ton référentiel, la loi etudié,la relation vectorielle (bilan des forces aussi) et après tu cherches ce qu'on te demande.

Bonne chance.

Ayoub.

P.S: n'hésita pas si ya qqch que t'as pas compris.

Posté par sylv2809 (invité)re : Exercices sur la poussée d'Archimède 12-11-06 à 09:14

Bonjour,
Je te remercie pour tout ce que tu as fait et suivant tes explications, j'ai bien tout compris !

Merci encore et bonne journée

Sylvain

Posté par re : Exercices sur la poussée d'Archimède 12-11-06 à 10:54

De rien, au plaisir.

Ayoub.

Posté par plizhelpme (invité)For tommorow : Jeux avec une balance 26-11-07 à 15:39

Bonjour,
Un becher rempli d'eau est posé sur le plateau d'un balance puis l'affichage est remis a zéro par pression sur le bouton "Tare".
L'affichage de la balance donne le rapport F/g où est la force exercée sur le système {Becher+eau+ plateau}.
Une boule de masse m=200g et de volume V=100 cm^3 suspendue à un fil est plongée dans l'eau.

Données : intensité de la pesanteur g: 10 N.kg-1
masse volumique de l'eau = 1.0 g.cm-3

On envisage les 3 cas suivants: la boule est a moitié immergée, entierement immergée ou posée au fond du becher.

Question 1 : a) Donner les caractéristiques de toutes les forces éxercées sur la boule.
b) En déduire la valeur de la force exercée par la boule sur le systeme
c) Indiquer la valeur de la masse indiquée par la balance.

Je suis bloqué à chaque questions :$ :
Pour la question a, est-ce que la poussée d'Archimede s'exerce sur la boule posée au fond du bécher ? Et faut-il calculer les valeurs des forces ?
Pour la question b, faut-il additionner toutes les valeurs de force calculer ?
Pour la question c , quelle formule utilisé ?

Plizhelpme car c'est pour demain , et j'ai eu beau réfléchir ce week-end et mettre en commun aujourd'hui, tout le monde est en galere ...
Merci d'avance ...

Posté par plizhelpme (invité)re : Exercices sur la poussée d'Archimède 28-11-07 à 14:35

up, s'il vous plait

Posté par premiere S (invité)re : Exercices sur la poussée d'Archimède 28-11-07 à 18:32

desolé a toi premiere s de chaptal RDV vendredi matin en physique!!

Ce topic

Imprimer
Réduire / Agrandir
Pour plus d'options, connectez vous !
Fiches de physique

Fiches de niveau première
46 fiches de physique - chimie en première disponibles.

Rechercher

Espace membre

Zone membre

Pas de compte ?
Je m'inscris

Changer d'île

Exercices sur la poussée d'Archimède

Seuls les membres peuvent poster sur le forum !

Ce topic

Fiches de physique