Principe d’Archimède

Matériel

• Modèle 3D d'un objet immergé dans un bac de liquide
• Curseurs de densité du liquide ρ, de volume immergé et de masse de l'objet
• Dynamomètre virtuel et affichage de la résultante

Protocole

1. Faire varier la densité du liquide

   À volume immergé et masse fixes, faites varier « Densité du liquide ρ » de 700 à 1300 kg/m³. Lisez la poussée à plusieurs valeurs ; vérifiez que $F_A$ croît linéairement avec ρ selon $F_A=\rho_l\,g\,V$.

2. Faire varier le volume immergé

   Gardez ρ = 1000 kg/m³, augmentez « Volume immergé » par paliers et notez les couples (V, F_A). Le rapport $F_A/V$ doit valoir $\rho_l g \approx 10^4$ N/m³ ; si l'objet n'est que partiellement immergé, seule la fraction dans le liquide compte.

3. Déterminer les conditions de flottaison, équilibre et immersion

   Réglez « Masse de l'objet » jusqu'à ce que le poids $P=mg$ équilibre la poussée maximale. L'objet flotte si $\rho_{obj}<\rho_l$, reste suspendu à égalité, coule si $\rho_{obj}>\rho_l$ ; notez la masse seuil et comparez à la densité effective $m/V$.

4. Poser un problème de prévision

   Choisissez ρ = 1300 kg/m³ (liquide dense) et une masse quelconque ; prévoyez flottaison ou immersion et la profondeur d'équilibre avant de bouger « Volume immergé ». Vérifiez, puis expliquez pourquoi un navire d'acier flotte : c'est la densité moyenne, pas celle du matériau, qui décide.

Simulation

Histoire de l’expérience

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