La poussée d'Archimède

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Tout comme l’huile remonte en surface, un objet de densité inférieure à l’eau se dirigera rapidement vers la surface.

 

 

 

L'eau pousse les objets vers la surface

 

 

Des expériences ci-dessus, nous pouvons tirer deux grands principes :

  • L’eau exerce une poussée verticale, exercée de bas (du fond) en haut (la surface) et tend à faire remonter les objets d’une densité inférieure à l’eau [Expérience 59, Expérience 62].
  • La densité globale d’un objet (et non de ses composants unitaires) par rapport à l’eau détermine ou non s’il va flotter [Expérience 55, Expérience 56].

C’est ce que l’on appelle la poussée d’Archimède, du nom du savant Grec qui émit le premier cette hypothèse : « Tout corps plongé dans un fluide, reçoit de la part de ce fluide une poussée verticale, exercée de bas en haut, égale au poids du liquide déplacé ».

La légende veut qu’Archimède eut l’idée de ce principe en cherchant la solution à un problème qui lui avait été posé.

Le roi Hiéron II de Syracuse, en Sicile, avait demandé à un joaillier de lui confectionner une couronne en or. Mais il avait un doute sur l’honnêteté de l’artisan et pensait que celui-ci avait mélangé l’or qu’on lui avait fourni à de l’argent pour conserver une partie de l’or.

Le poids de la couronne correspondait bien au poids de l’or qui avait été confié à l’artisan, et comme la couronne était très belle, le roi ne souhaitait pas l’endommager par des vérifications trop destructrices.

Il demanda donc à Archimède de trouver un moyen de vérifier si la couronne était bien entièrement en or, sans l’abîmer.

On raconte qu’Archimède découvrit la solution en prenant un bain dans des thermes publics, et en voyant l’eau sortir du bain quand lui-même y entra. Il se serait alors rendu nu et en courant chez lui pour vérifier son idée, en criant « Eureka » (« j’ai trouvé » en grec).

L’idée d’Archimède est très simple : si la couronne est entièrement en or, elle aura le même volume qu’un cube également en or et de même poids que la couronne.

Mais si l’artisan a mélangé l’or et l’argent, la densité globale de la couronne est inférieure à la même couronne entièrement en or, et pour qu’elle ait un poids égal, elle doit avoir un volume supérieur.

Comme il est difficile de mesurer le volume exact de la couronne par calcul du fait de ses formes complexes, Archimède utilisa la poussée fournie par l’eau pour comparer ces deux volumes.

L’histoire a oublié le joaillier et le sort qu’il subit, et immortalisé le nom d’Archimède en donnant son nom à ce principe.


 

 

L’expérience d’Archimède et de la couronne en or

L’expérience d’Archimède et de la couronne en or


La source de cette force est la pesanteur et la pression qui augmente en fonction de la profondeur.

Sur un volume immergé dans l’eau, la pression en bas du volume est supérieure à la pression en haut du volume. Même sur de petits volumes cette différence minime suffit à faire remonter l’objet vers la surface.

 

 

La poussée d’Archimède est créée par la différence de pression de l’eau

La poussée d’Archimède est créée par la différence de pression de l’eau

 

Si l’on reprend notre exemple de la barque et de la boule en pâte à modeler, il est maintenant plus facile de visualiser pourquoi la barque flotte alors que la boule ne flotte pas.

 

 

Visualisation de la poussée d’Archimède sur la barque en pâte à modeler

Visualisation de la poussée d’Archimède sur la barque en pâte à modeler

 

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