Calcul de la poussée d’Archimède

Calcul de la poussée d’Archimède

Comprendre le Calcul de la poussée d’Archimède

Dans le cadre d’un projet de classe, les élèves de seconde ont conçu un petit sous-marin en plastique.

Afin de comprendre comment ce sous-marin peut flotter ou s’enfoncer dans l’eau, il est nécessaire de calculer la poussée d’Archimède qu’il subit lorsqu’il est complètement immergé dans un bassin d’eau.

Données :

  • Masse du sous-marin : 250 grammes
  • Volume du sous-marin : 300 cm³
  • Densité de l’eau du bassin : 1 g/cm³ (eau douce)

Question :

1. Calculer la force de gravité agissant sur le sous-marin. La gravité (g) est de 9,81 m/s².

2. Déterminer la poussée d’Archimède exercée sur le sous-marin lorsqu’il est complètement immergé.

3. Conclure si le sous-marin flottera ou s’enfoncera, en comparant la force de gravité et la poussée d’Archimède.

Correction : Calcul de la poussée d’Archimède

1. Calcul de la force de gravité (Poids)

Formule :

\[ P = m \times g \]

Substitution des valeurs :

  • Masse \( m = 250 \) grammes = \( 0.25 \) kg (conversion de grammes en kilogrammes, sachant que 1000 g = 1 kg)
  • Gravité \( g = 9.81 \) m/s²

Calcul :

\[ P = 0.25 \, \text{kg} \times 9.81 \, \text{m/s}^2 \] \[ P = 2.4525 \, \text{N} \]

La force de gravité agissant sur le sous-marin est de \( 2.45 \) Newtons (arrondi à deux décimales).

2. Calcul de la poussée d’Archimède

Formule :

\[ F_A = \rho \times V \times g \]

Substitution des valeurs :

  • Densité de l’eau \( \rho = 1 \) g/cm³ = \( 1000 \) kg/m³ (conversion de g/cm³ en kg/m³)
  • Volume \( V = 300 \) cm³ = \( 0.0003 \) m³ (conversion de cm³ en m³, sachant que 1 m³ = 1,000,000 cm³)
  • Gravité \( g = 9.81 \) m/s²

Calcul :

\[ F_A = 1000 \, \text{kg/m}^3 \times 0.0003 \, \text{m}^3 \times 9.81 \, \text{m/s}^2 \] \[ F_A = 2.943 \, \text{N} \]

La poussée d’Archimède exercée sur le sous-marin lorsqu’il est complètement immergé est de \( 2.94 \) Newtons (arrondi à deux décimales).

3. Comparaison et conclusion

Comparaison :

  • Poids du sous-marin : \( 2.45 \) N
  • Poussée d’Archimède : \( 2.94 \) N

Puisque la poussée d’Archimède (\( 2.94 \) N) est supérieure à la force de gravité (\( 2.45 \) N), la force nette agissant sur le sous-marin est dirigée vers le haut. Cela indique que le sous-marin est soumis à une force résultante qui le pousse vers la surface.

Conclusion :

Le sous-marin flottera dans l’eau car la poussée d’Archimède qui s’oppose à la gravité est plus grande que le poids du sous-marin.

Calcul de la poussée d’Archimède

D’autres exercices de physique seconde:

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Analyse du mouvement d’un projectile

Analyse du mouvement d'un projectile Comprendre l'Analyse du mouvement d'un projectile Sarah, une élève en classe de seconde, participe à un concours de lancement de fusées à eau dans le cadre de son cours de physique. Elle construit une fusée qui expulse de l'eau...

Calcul de la Masse Volumique du Cuivre

Calcul de la Masse Volumique du Cuivre Comprendre le Calcul de la Masse Volumique du Cuivre Dans le cadre d'un projet de science, des élèves de seconde sont chargés d'étudier différentes substances pour déterminer leur densité et leur masse volumique. L'objectif est...

Calcul de la vitesse d’un parachutiste

Calcul de la vitesse d'un parachutiste Comprendre le Calcul de la vitesse d'un parachutiste Lors d'un saut en parachute, un parachutiste de masse constante effectue une chute libre avant d'ouvrir son parachute. Cet exercice propose de calculer la vitesse du...

Lancement d’une fusée artisanale

Lancement d'une fusée artisanale Comprendre le Lancement d'une fusée artisanale Dans le cadre d'un projet de science, un groupe d'élèves a construit une fusée artisanale. Ils veulent calculer l'angle de lancement optimal pour que la fusée atteigne la plus grande...

Calcul du centre de charge d’une grue

Calcul du centre de charge d'une grue Comprendre le Calcul du centre de charge d'une grue Une grue sur un chantier de construction doit soulever une poutre métallique horizontalement. Avant de procéder, il est crucial de déterminer le centre de charge de la poutre...

Évaluation de la Vitesse en Fin de Descente

Évaluation de la Vitesse en Fin de Descente Comprendre l'Évaluation de la Vitesse en Fin de Descente Dans un parc d'attractions, une nouvelle montagne russe est en phase de test. La montagne russe comprend une section où le wagon descend une pente inclinée à un angle...

Vitesse d’un point par rapport au châssis

Vitesse d'un point par rapport au châssis Comprendre la Vitesse d'un point par rapport au châssis Dans une usine, un système de convoyeur transporte des pièces mécaniques d'un point A à un point B. Le convoyeur se déplace à une vitesse constante par rapport au sol de...

Calcul de la Position d’un Mobile

Calcul de la Position d'un Mobile Comprendre le Calcul de la Position d'un Mobile Un mobile auto-télécommandé est testé sur un terrain de course rectiligne. Le départ est donné à l'extrémité sud du terrain. Le mobile accélère à un taux constant et parcourt une...

Étude d’une Flèche de Grue en Mouvement

Étude d'une Flèche de Grue en Mouvement Comprendre l'Étude d'une Flèche de Grue en Mouvement Dans un chantier de construction, une grue est utilisée pour déplacer des matériaux d'un point à un autre. Le mécanisme de la grue permet à sa flèche de se déplacer en suivant...

Calcul de la Taille d’Image à l’Aide des Lentilles

Calcul de la Taille d'Image à l'Aide des Lentilles Comprendre le Calcul de la Taille d'Image à l'Aide des Lentilles Dans un laboratoire de physique, les élèves sont chargés de déterminer la taille d'une image produite par une lentille convergente. Ils disposent d'une...