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La poussé d'Archimède ...

Posté par
D4rkj3an
09-11-07 à 19:53

Bonsoir !

J'ai éssayé de résoudre un exercice mais je ne suis pas sur de mes résultats ...
On possède 3 poids d'aluminium(P1), de cuivre(P2) et de fer(P3).
Le 1er poids en aluminium a un poids(P) de 0,6 N, une masse de 0,06 Kg et un poids dans l'eau salée(P') de 0,4 N.
Le 2nd poids en cuivre a un poids de 1,8 N, une masse de 0,2 Kg et un poids dans l'eau salée de 1,6 N.
Le 3èm poids en fer a un poids de 1,7 N, une masse de 0,2 Kg et un poids dans l'eau salée de 1,5 N.

A la lueur de vos résulats, déduisez la masse volumique des solides fournis. S'aider de tout schéma pertinent.
Réponse :

On sait que 1 ml = 1 x 10-3 L = 1 x 10-6 m3
En utilisant la relation = m / V, on trouve :
(poids aluminium) = 0,06 / 20 x 10-6 = 3 x 103 kg x m-3
(poids cuivre) = 0,2 / 20 x 10-6 = 1 x 104 kg x m-3
(poids fer) = 0,2 / 20 x 10-6 = 1 x 104 kg x m-3

Calculer le rapport du volume émérgé au volume total d'un iceberg sachant que la masse volumique de la glace est égale à 920 kg x m-3 et que celle de la mer est égale à 1025 kg x m-3
Réponse :
Après avoir comparer les deux grandeurs (P) et (P') avec eau salée x Veau déplacée x g :
1038 x 20 x 10-6 x 9,8 = 0,2 N pour tous les poids.

F = mer x g x (Vtotal - Vémérgé) = 0,2 N
F = 1025 x 9,8 x Vimmérgé = 0,2
Vimmérgé = 0,2 / 1025 x 9,8 = 1,9 x 10-5

Je pensse qu'il y a une erreur...
Un peu d'aide ne serait pas de refus (^^)'

Amicalement.

D4rkj3an.

Posté par
Coll Moderateur
re : La poussé d'Archimède ... 09-11-07 à 20:11

Bonsoir,

D'où sors-tu le premier énoncé ? A faire se dresser tous les cheveux sur une tête de physicien.

Je veux bien t'aider pour le deuxième mais il faut vraiment revoir l'énoncé du premier.

Posté par
D4rkj3an
re : La poussé d'Archimède ... 09-11-07 à 20:48

Bon, en réalite, on as comme matériel :
-Erpouvettes graduées = 250 ml, 50 ml, 100 ml.
-Béchers = 50 ml, 150 ml, 400 ml.
-3 poids respectivement en aluminium, cuivre et fer.
-Dynamomètres = 2 N, 5 N.

On accroche au dynamomètre fourni les trois solides dont on dispose successivement. On déduit leurs poids P en choisisant le dynamomètres 2 N pour plus de précision.
Puis, on recommence la même chose mais dans de l'eau salée : P' après avoir choisi une bonne verrerie.
On compare les deux grandeurs P - P' avec la relation (...)

Ensuite, a l'aide du matériel fourni et à la lueur de nos résultats, on en déduit le masse volumique des solides fournis

Posté par
Coll Moderateur
re : La poussé d'Archimède ... 09-11-07 à 20:55

Le rapport du poids à la masse est une constante (en un lieu donné - et à un instant donné pour une extrême précision...) qui vaut environ 10 N.kg-1

Donc par exemple :
une masse de 0,06 kg a un poids de 0,6 N
une masse de 0,20 kg a un poids de 2 N

Ce rapport ne peut varier dans de telles proportions ; les erreurs de lecture ont été vraiment importantes.

Posté par
D4rkj3an
re : La poussé d'Archimède ... 09-11-07 à 20:59

Oui c'est vraissemblablement quelques erreurs de calcul mais bref ! C'est la suite qui m'interesse !

Posté par
Coll Moderateur
re : La poussé d'Archimède ... 09-11-07 à 21:02

Quelle est la masse volumique de l'eau salée utilisée ?
Aucune masse volumique n'était connue ?

Posté par
D4rkj3an
re : La poussé d'Archimède ... 09-11-07 à 21:05

eau salée = 1038 g x L-1 = 1038 x 10-3 kg / 10-3 m3 = 1038 kg X m-3

Posté par
Coll Moderateur
re : La poussé d'Archimède ... 09-11-07 à 21:11

Prenons l'exemple de l'aluminium.

Pourquoi l'indication du dynamomètre passe-t-elle de 0,6 N à 0,4 N quand le bloc d'aluminium passe de l'air à l'immersion dans l'eau salée ?

Posté par
D4rkj3an
re : La poussé d'Archimède ... 09-11-07 à 21:48

Tout corps plongé dans un fluide, entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre, subit une force verticale, dirigée de bas en haut et égale au poids du volume de fluide déplacé ; cette force est appelée « poussée d'Archimède ».
L'eau salée à une masse volumique plus élevée que l'eau douce.
L'object subit trois forces : le poids (vecteur P), la poussé d'Archimède () et l'action du fil vecteurF F/C.

Posté par
Coll Moderateur
re : La poussé d'Archimède ... 10-11-07 à 08:15

Je comprends que tu réponds à ma question (21 h 11) ainsi :

Quand le corps est entièrement dans l'air, en équilibre et immobile, il est soumis à deux forces égales et opposées (leur résultante est nulle) :
. son poids (direction la verticale et sens vers le bas)
. l'action du fil dont l'intensité est mesurée par le dynamomètre (direction la verticale et sens vers le haut)

Quand le corps est totalement immergé dans l'eau salée, en équilibre et immobile, il est soumis à trois forces dont la résultante est à nouveau nulle :
. son poids (direction la verticale et sens vers le bas)
. la poussée d'Archimède (direction la verticale et sens vers le haut)
. l'action du fil dont l'intensité est mesurée par le dynamomètre (direction la verticale et sens vers le haut)

Puisque le poids ne change pas, la différence des lectures sur le dynamomètre mesure l'intensité de la poussée d'Archimède

Dans le cas du bloc d'aluminium, par exemple, la poussée d'Archimède mesurée vaut donc 0,6 - 0,4 = 0,2 N

Or l'intensité de la poussée d'Archimède est égale au poids du volume de liquide déplacé.
Connaissant la masse volumique de l'eau salée, tu peux exprimer le volume de liquide déplacé qui est le volume du bloc d'aluminium.

Connaissant la masse du bloc d'aluminium et son volume tu en déduis la masse volumique mesurée de l'aluminium.

Conseil : travaille littéralement (et non pas avec les valeurs numériques particulières à ce cas) ; en effet tu as le même calcul à faire trois fois (aluminium, cuivre et fer) ; tu obtiendras ainsi plus rapidement les trois résultats.

Posté par
D4rkj3an
re : La poussé d'Archimède ... 10-11-07 à 23:56

Bonsoir !
J'ai très bien compris ton explication et je pensse donc que mes résultats sont corrects :

En utilisant la relation = m / V, on trouve :
(poids aluminium) = 0,06 / 20 x 10-6 = 3 x 103 kg x m-3
(poids cuivre) = 0,2 / 20 x 10-6 = 1 x 104 kg x m-3
(poids fer) = 0,2 / 20 x 10-6 = 1 x 104 kg x m-3

Pour la deuxième partie, je pourrais donner un résultat approximatif en disant que le Vimmérgé est environ 9 fois plus grand que le Vémmérgé, donc que le volume émmergé représente seulement 10% de 1,9 x 10-5 soit 1,9 x 10-6

Posté par
Coll Moderateur
re : La poussé d'Archimède ... 11-11-07 à 08:53

Tout est faux...

Le poids P = m.g Sa valeur est donnée par la première lecture du dynamomètre L1

La poussée d'Archimède est PA = V.eau.g
Sa valeur est donnée par la différence de la première et de la deuxième lecture du dynamomètre L1 - L2

La masse volumique du corps est = m / V
puisque
m = P / g
et que
V = PA / (eau.g)

= m / V = (P / PA) * eau = [L1 / (L1 - L2)] * eau

Application numérique :
pour le bloc d'aluminium
Aluminium = [0,6 / (0,6 - 0,4)] * 1 038 = (0,6 / 0,2) * 1 038 = 3 * 1 038 3 100 kg.m-3

Pour le deuxième exercice il n'y a pas d'approximation à faire (ni de livre à recopier) il faut faire le calcul demandé.

Posté par
D4rkj3an
re : La poussé d'Archimède ... 11-11-07 à 21:21

pour le bloc d'aluminium :
aluminium = (O,6 / (0,6 - 0,4)) x 1038 = (0,6 / 0,2) x 1038 = 3 x 1038 3 100 kg x m-3

pour le bloc de cuivre :
cuivre = (1,8 / (1,8 - 1,6)) x 1038 = (1,8 / 0,2) x 1038 = 9 x 1038 9 300 kg x m-3

pour le bloc de fer :
fer = (1,7 / (1,7 - 1,5)) x 1038 = (1,7 / 0,2) x 1038 = 8,5 x 1038 8 800 kg x m-3

Posté par
Coll Moderateur
re : La poussé d'Archimède ... 11-11-07 à 21:30

C'est bon (et ce n'est même pas trop loin des valeurs obtenues avec des moyens plus sophistiqués).

Posté par
D4rkj3an
re : La poussé d'Archimède ... 12-11-07 à 20:47

Et ext-ce que mes résultats du 2nd éxercices sont bons ?

Posté par
Coll Moderateur
re : La poussé d'Archimède ... 13-11-07 à 07:45

J'ai déjà répondu à la question pour le deuxième exercice (11/11 à 8 h 53) :
Non, il ne faut pas partir du résultat copié quelque part. Il faut redémontrer ce résultat à partir de l'énoncé.
On te donne deux masses volumiques, celle de la glace et celle de l'eau de mer.
Avec ces deux seules données tu peux retrouver tous les rapports de volume et, en particulier, celui qui est demandé :

Citation :
Calculer le rapport du volume émérgé au volume total d'un iceberg




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