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Les forces appliquées au système {ballon}
Bonsoir, je bloque sur exercice , je ne comprends rien nous n'avons pas encore fait de cours sur cet exercice à part " les interactions fondamentales". Voici l'énoncé:
Un ballon de baudruche gonflé à l'hélium est attaché à l'extrémité d'un fil de masse négligeable. Un enfant tient l'autre extrémité du fil qui prend une direction verticale. La masse du ballon gonflé est égal à 8,0 g, son volume est de 7,7 L.
[La poussée d'Archimède
Un solide immergé dans un fluide subit une action de la terre, le poids et une action du fluide, la poussée d'Archimède . C'est une action mécanique répartie sur tout le volume du solide.
Caractéristiques :
-Point d'application : c'est une action mécanique répartie mais on prend comme point -d'application le centre de gravité G du solide
-Direction : la verticale du point G
-Sens : vers le haut
-Valeur : le poids du fluide déplacé Fa = mg = ρVg
1. Faire l'inventaire des forces appliquées au système {ballon }.
2. Par mégarde, l'enfant lâche le ballon, qui s'élève alors verticalement dans l'air calme. Calculer les valeurs des forces s'exerçant sur le ballon. On ne tiendra pas compte de la résistance de l'air.]
3. Les représenter. Préciser l'échelle utilisée.
Donnée : masse volumique de l'air ρ = 1,3 kg.m-3.
4. Comparer la valeur de la poussée d'Archimède à celle du poids. Quelle conclusion peut-on en tirer sur le mouvement du ballon?
Pour l'instant je n'ai fait que la question 1:
- F(Ballon/air)
- F (Ballon/fil)
- F(Balon+fil/enfant)
Excusez moi d'avoir fait ce grand texte mais je n'y arrive vraiment pas , je cherche en vain des leçons sur internet mais ils sont incompréhensible, je demande de l'aide à mes camarades mais ils ne comprennent pas non plus. J'aimerai de tout coeur avoir de l'aide! Merci d'avance! 
1)
- Poids du ballon (baudruche + hélium) (|P| = m|g|, vertical vers le bas, point d'application ; centre de gravité du ballon)
- Poussée d'Archimède de l'air sur le ballon (|Pa| = Rho(air) * |g| * Volume ballon, point d'application de la resultante ; centre géométrique du ballon)
- Traction T de la ficelle sur le ballon (verticale vers le bas, point d'application au point l'attache du fil sur le ballon)
|P| = m.|g| = 8.10^-3 * 9,8 = 0,0784 N (0,078 N arrondi a 2 chiffres significatifs)
|Pa| = Rho(air) * |g| * V = 1,3 * 9,8 * 7,7.10^-3 = 0,0981 N (0,098 N arrondi a 2 chiffres significatifs)
T = |Pa| - |P| = 0,0981 - 0,0784 = 0,0197 N (0,020 N arrondi a 2 chiffres significatifs)
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2 et 4)
Si ficelle lachée, alors T = 0
Force agissant aloes sur le ballon :
- Poids du ballon (baudruche + hélium) (|P| = m|g|, vertical vers le bas, point d'application ; centre de gravité du ballon)
- Poussée d'Archimède de l'air sur le ballon (|Pa| = Rho(air) * |g| * Volume ballon, point d'application de la resultante ; centre géométrique du ballon)
|P| = m.|g| = 0,078 N
|Pa| = Rho(air) * |g| * V = 0,098 N
La résultante des forces sur le ballon est alors F = 0,0981 - 0,0784 = 0,020 N (vertical vers le haut puisque |Pa| > |P|)
Et donc la ballon va monter verticalement (mouvement rectiligne uniformément varié. (en négligeant certains phénomènes)
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Recopier sans comprendre est inutile.
Sauf distraction 
J'ai essayé de comprendre mais je ne suis pas sûr d'avoir tout compris.
1. Il y a donc 3 forces:
-La force exercé par le poids du ballon (baudruche+hélium): mais c'est parce que la Terre exerce une force gravitationnelle qu'on parle du poids du ballon? je ne sais pas si ma question est bien posée .
-La poussée d'Archimède de l'air sur le ballon: Si on prend l'exemple du solide immergé dans le fluide. Ici l'air remplace le fluide et le ballon c'est le solide. ?
-Traction T de la ficelle sur le ballon : Traction= tirer , le fil est tiré vers le bas . Vous avez donc fait une soustraction car il y a des mouvements opposés ( le ballon monte et le fil est tiré vers le bas . Est-ce bien cela ?
2. Si l'enfant lâche le ballon il n'y a plus de traction donc plus de force donc T =0. Il reste donc la force exercée par le poids du ballon:
|P| = m.|g| = 8.10^-3 * 9,8 = 0,0784 N [ P=poids ballon, m=masse ballon, g=intensité de la pesanteur]
et la poussée d'Archimède de l'air sur le ballon:
|Pa| = Rho(air) * |g| * V = 1,3 * 9,8 * 7,7.10^-3 = 0,0981 N [Pa=poids air, Rho(air) =masse volumique air, g=intensité de la pesanteur ]
3. Comment fait-on pour l'échelle pouvez vous m'aider svp ?
4. L'hélium est plus léger que l'air donc |Pa|>|P| on a donc:
F= |Pa| - | P|
F= 0,0981 - 0,0784
F=0,020N mais pourquoi donc une soustraction ?
Traction= tirer , le fil est tiré vers le bas . Vous avez donc fait une soustraction car il y a des mouvements opposés
Non, dans la question 1, le ballon est immobile et donc la somme vectorielle des forces agissant sur le ballon est nulle
vect(P) + vect(Pa) + Vect(T) = 0
en projetant ces forces sur un axe vertical il vient :
-m|g| + Rho(air) * |g| * V - T = 0
-0,078 + 0,098 - T = 0
T = 0,02 N (vertical vers le bas)
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Lorsque la ficelle est lachée, T = 0, les autres forces restent inchangées -->
La résultante des forces sur le ballon est F = -0,078 + 0,098 = 0,02 N (vertical vers le haut) ... donc le ballon va monter.
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Comment faire pour l'échelle ?
On choisit une échelle "qui va bien" avec le problème et compte tenu des dimensions de la feuilles de papier où on dessine.
Les forces, sont ici : 0,078 N , 0,098 N et 0,02 N
Choisir par exemple 1 cm pour 0,01 N serait bien.
Sauf distraction.
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