Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau autre
Partager :

hydrostatique

Posté par
dim44340
28-03-16 à 17:10

D'avance merci pour votre aide :

voici mon problème :
L'immersion complète d'un corps dans un éprouvette entraine un déplacement de la surface libre de 4cm.
Sachant que le diamètre intérieur de l'éprouvette est de 4cm et que la masse volumique du liquide est de 800kg.m-3. Calculer l'intensité de la poussée d'Archimède?

J'ai déjà commencé à dire que la force est égale au poids du volume de liquide  déplacé :Fa=P
J'ai déterminé la surface de l'éprouvette S=0,125
le volume du liquide déplacé est de S*0,4=0,05.
Après je bloque…

merci

Posté par
cocolaricotte
re : hydrostatique 28-03-16 à 17:15

Bonjour

Les sujets de physique doivent être postés sur l'île de physique..  

Posté par
dim44340
re : hydrostatique 28-03-16 à 17:19

Oui je sais, mais peut de personne y répondre, c'est pour cette raison que j'ai tenté ma chance sur le forum de math .

Posté par
cocolaricotte
re : hydrostatique 28-03-16 à 17:23

peu de personnes y répondent....

peu de chevaux y vont.....

Posté par
dim44340
re : hydrostatique 28-03-16 à 17:29

désolé pour l'orthographe…

Posté par
dim44340
re : hydrostatique 28-03-16 à 17:30

je désespère de comprendre la physique un jour…

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : hydrostatique 29-03-16 à 16:48

Il faut vraiment mettre ce type de questions sur l'Ile de Physique et pas sur l'Ile des Math.

Section de l'éprouvette : S = Pi.D²/4 = Pi * 0,04²/4 = 0,0012566 cm²

Volume de liquide déplacé : V = S * delta h = 0,00125866 * 0,04 = 5,0265.10^-5 m³

Poussée d'Archimède : Pa = V * Rho(liquide) = 5,0265.10^-5 * 800 = 0,0402 N
--------

Ceci en faisant "semblant d'oublier" que la poussée d'Archimède ne peut se calculer comme cela a été fait que si l'objet ne touche pas le fond ...
Ce qui semble ignoré par beaucoup (même chez les profs).

Posté par
malou Webmaster
re : hydrostatique 29-03-16 à 16:52

désolée dim44340, mais ces questions n'ont rien à faire ici
merci de le comprendre

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q13 - Les questions de physique / chimie sont elles acceptées sur le forum ?

Posté par
vham
Poussée d'Archimède 29-03-16 à 17:38

Bonjour,

C'est un sujet de physique, mais un petit commentaire parait de mise après une remarque de J.P dans un post fermé :

Citation :
Ceci en faisant "semblant d'oublier" que la poussée d'Archimède ne peut se calculer comme cela a été fait que si l'objet ne touche pas le fond ...
Ce qui semble ignoré par beaucoup (même chez les profs).


Si l'objet touche le fond, la réaction du support (le fond) compense la différence entre le poids de l'objet et la poussée d'Archimède qui reste évaluée "sans changement". En effet le "volume déplacé" est le même pour le solide immergé, qu'il repose ou non sur le fond.

malou > *** message déplacé ** j'ai rouvert le sujet...et transféré cette réponse, mais si vous pouviez faire ces échanges  sur l'île de la physique.....tout le monde pourrait en profiter de l'autre côté merci

Posté par
dim44340
re : hydrostatique 29-03-16 à 18:03

Désolé d'avoir pollué les topics de math avec des exercices de physiques.
Je prends Bonne note de vos remarques.
Merci en tout cas pour votre aide.

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : hydrostatique 29-03-16 à 18:28

vham,

Tu te trompes

Il manque une partie de texte à l'énoncé de ta poussée d'Archimède.

Sur wiki, on lit ceci (en préambule) :

Citation :
La poussée d'Archimède est la force particulière que subit un corps plongé en tout ou en partie dans un fluide (liquide ou gaz) soumis à un champ de gravité. Cette force provient de l'augmentation de la pression du fluide avec la profondeur (effet de la gravité sur le fluide, voir l'article hydrostatique) : la pression étant plus forte sur la partie inférieure d'un objet immergé que sur sa partie supérieure, il en résulte une poussée globalement verticale orientée vers le haut.


Et il en résulte un énoncé correct de la poussée d'Archimède qui est :

Citation :
« Tout corps plongé dans un fluide au repos, entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre, subit une force verticale, dirigée de bas en haut et opposée au poids du volume de fluide déplacé ; cette force est appelée poussée d'Archimède. »


Ce qui manque dans ta définition et qui te fait tromper dans ta réflexion est :

Citation :
dans un fluide au repos, entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre,


Si l'objet pose sur le fond, il n'est pas "entièrement mouillé" et puisqu'il est plus dense que le liquide, il ne flotte pas et donc il ne traverse pas non plus la surface libre.
---------
Même si beaucoup ne s'en rendent pas compte, la poussée d'Archimède est la résultante des forces de pression exercées par le fluide sur l'objet (voir premier encadré de cette réponse... et surtout le comprendre).

Et les forces de pression dues au fluide sur le" bas" de l'objet ne sont pas les mêmes si l'objet touche ou non le fond.

C'est facile de s'en convaincre, on met une ventouse dans l'eau, complètement immergée mais ne touchant pas le fond (on mesure son poids apparent avec un peson)  

Maintenant on applique la ventouse en la pressant sur le fond (ou un bord si on veut) et on mesure la force qu'il faut pour la "remonter". On aura une force beaucoup plus grande que le poids apparent mesuré avec la ventouse non appliquée.

Pourquoi cette différence ?

C'est évident :
La poussée d'Archimède n'est rien d'autre que la résultantes des forces sur l'objet (donc due au principe de Pascal)
On n'a donc aucun besoin d'introduire la notion de poissée d'Archimède, on aura le même résultat en calculant avec uniquement le principe de Pascal ...

Cependant les calculs sont difficiles (avec Pascal) si l'objet à une forme biscornue.
Ils sont plus simples avec la poussée d'Archimède ... MAIS qui est rappelons-le uniquement due au principe de Pascal.
Mais pour que ce soit le cas, il FAUT que l'objet ne soit pas en contact avec quoi que ce soit (un bord ou le fond par exemple) d'autre que les 2 fluides (par exemple eau et air)

Le hic est qu'on donne très souvent une définition tronquée et donc erronée du principe d'Archimède (en omettant l'indispensable  "... entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre").
De là, les erreurs commises par beaucoup quand il y a contact entre l'objet et le fond ou un bord.

Posté par
vham
re : hydrostatique 29-03-16 à 19:42

Bonsoir,

à J-P : Non, je ne me trompe pas. J'ai pris soin de parler d'un corps qui "repose" sur le fond, donc sans y être collé ni créer d'interaction forte avec le fond comme un effet de ventouse.
Je voulais simplement que "même les profs" ne se torturent pas avec des effets spéciaux d'interactions entre un objet qui va tomber "naturellement" et le fond qu'il va toucher.
Dans ce cadre la force qui fait tomber un objet complètement immergé va être compensée par une force de réaction du fond puisque maintenant l'objet "repose".
Cet énoncé reste correct tant que l'on ne définit pas plus précisément les interactions particulières créées par le contact.
Cordialement : vham

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : hydrostatique 29-03-16 à 20:12

Aie aie aie.

Si tu te trompes, si tu ne comprends pas l'effet ventouse (pourtant évident) relis les 2 encadrés du début de mon sujet. Si tu préfères, remplace la ventouse par une feuille de verre posée sur le fond, cela reviendra au même.

Un corps qui repose sur le fond n'est pas "entièrement mouillé".
Il semble bien que la signification de ce bout de phrase présent dans une définition correcte de la poussée d'Archimède t'échappe.

Si tu ne penses pas que la poussée d'Archimède n'est qu'une conséquence du principe de Pascal, calcule donc, en n'utilisant que ce principe de Pascal, la résultante des forces sur un parallélépipède rectangle (parce que c'est facile) avec 2 faces horizontales (et les autres verticales) complètement immergé sans poser sur le fond ou toucher un bord.

Et tu auras la surprise de trouver que la résultante des forces  de pressions exercées par le fluide sur le parallélépipède est ... comme par hasard ... verticale, dirigée vers le haut et d'amplitude égale au poids du volume de fluide déplacé. (calculé sans utiliser pourtant le principe d'Archimède)

Et on a appelé cette force résultante, la poussée d'Archimède.

MAIS cette "poussée d'Archimède" n'est rien d'autre que la résultante des forces de pressions exercées par le fluide sur l'objet... C'EST IMPERATIF A COMPRENDRE.

Et tu recommences le même calcul (rien qu'avec le principe de Pascal) pour déterminer la résultante des forces de pressions exercées par le fluide sur le parallélépipède cette fois posé sur le fond.

Cette résultante aura la valeur de ce qu'on tu appelles "poussée d'Archimède"... Et elle ne sera pas égale au poids du volume de fluide déplacé.

Ceci ne remet pas en cause le "principe d'Archimède"
Mais il FAUT que ce principe d'Archimède inclue, comme je l'ai répété les conditions que tu oublies manifestement soit "entièrement mouillé ou traversant la surface ..."

Lis donc entièrement le contenu de ce lien :
et tu comprendras ton erreur. (que tu es loin d'être le seul à faire)

A comprendre absolument l'importance du "entièrement mouillé ou ..." dans la définition CORRECTE de la poussée d'Archimède.
Le fait que ces précisions soient "oubliées" sur beaucoup de site ne change rien au fait qu'elles sont cependant INDISPENSABLES.

Mais, tu peux aussi rester dans l'erreur si cela t'arrange.

Posté par
vham
re : hydrostatique 30-03-16 à 00:33

Bonne nuit,

Ami J-P, Je vous propose une expérience simple. Prenez une bouteille et remplissez-la d'eau jusqu'à ce quelle soit à la limite de flottaison, ajoutez juste un peu d'eau et bouchez-la pour qu'elle descende doucement au fond d'un seau lui-même rempli de la même eau.
Reprenez-la et videz juste un peu d'eau, bouchez-la et remettez-la dans le seau : elle flotte juste, alors enfoncez-la à la main jusqu'au fond, puis enlevez votre main : Que va faire la bouteille qui dans sa position verticale touche le fond ?
Quelle estimation faites vous des forces quand la bouteille touche le fond et que vous la libérez ?
Je ne propose pas une plaque de verre car on sait ne pas pouvoir séparer deux plaques de verre accolées si elles sont quelque peu humidifiées...
Merci pour votre lien, mais j'ai aussi appris, et c'est loin depuis plusieurs dizaines d'années, à déduire le théorème d'Archimède de celui du gradient de pression.

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : hydrostatique 30-03-16 à 11:12

"Merci pour votre lien, mais j'ai aussi appris, et c'est loin depuis plusieurs dizaines d'années, à déduire le théorème d'Archimède de celui du gradient de pression."

Et bien si c'est le cas, fait le avec un objet posé sur le fond, si il n'y a pas d'erreur dans tes calculs, tu auras compris où est ton erreur.

Tu refuses de comprendre ce que signifie le "entièrement mouillé" qui DOIT figurer dans la bonne définition de la poussée d"Archimède.
-----
hydrostatique

Soit un objet de poids P = m.g, de section S et de hauteur h, plongé dans de l'eau tel que représenté (2 cas).

Dessin de droite :

La pression hydrostatique au niveau de la face supérieure de l'objet est P1 = Rho(eau) * g * h
On a donc F1 = S*P1
F1 = S * Rho(eau) * g * h

La pression hydrostatique au niveau de la face inférieure de l'objet est P2 = Rho(eau) * g * (h + H)
On a donc F2 = S*P2
F2 = S * Rho(eau) * g * (h + H)

La résultante des forces sur l'objet immergé est (calcul avec axe vertical des ordonnées vers le bas): F = P + F1 - F2

F = mg + S * Rho(eau) * g * h - S * Rho(eau) * g * (h + H)

F = mg - S * Rho(eau) * g * H

et on a S*H = V (volume de l'objet)

--> F = mg - Rho(eau) * g * V

Outre son poids, l'objet recoit de la part du fluide une poussée verticale vers le haut égale à Rho(eau) * g * V (qui est le poids de volume de fluide déplacé ... qui est équivalent à la poussée d'Archimède)

Supposons que la masse volumique de l'objet soit temme que l'on ait : mg = Rho(eau) * g * V (1)

L'objet est alors immobile dans l'eau (on dit qu'il flotte entre 2 eau, la poussée d'Archimède compense exactement le poids de l'objet)

Si on veut le remonter ... il suffit d'une force verticale vers le haut d'amplitude minuscule pour y arriver.
----------
On recommnce la même expérience (dessin de gauche) avec le même objet mais qui cette fois touche le fond par sa face inférieure supposée plane, comme aussi le fond du récipient.

On a encore F1 = S * Rho(eau) * g * h

F2 n'existe pas, puisque l'eau ne touche pas le fond de l'objet.

On peut donc calculer la réaction N du support sur l'objet par :

N = P + F1

N = m.g + S * Rho(eau) * g * h

N est > 0 (et pas qu'un peu)

Si on veut remonter l'objet, on doit aller jusqu'à annuler N en le "remplaçant" une force extérieure verticale vers le haut appliquée à l'objet.

Cette force doit être au minimum, juste plus grande que (m.g + S * Rho(eau) * g * h) ... qui est loin d'être nulle comme dans le cas précédent.

On ne peut donc plus dire que l'objet posé sur le fond reçoit de le part du fluide une poussée verticale égale au poids du volume de fluide déplacé ... car si c'était le cas, la force nécéssaire minimum pour remonter l'objet serait le ma^me dans les 2 cas.
-----------

Ceci n'est pourtant pas évident à vérifier "chez soi", en posant un objet sur le fond d'un récipient, en général il ne touche que par quelques points (3 au minimum).

Et probablement que dans une grosse majorité de essais qu'on peut faire sans matériel un peu sophistiqué, il n'y a qu'un faible pourcentage du fond de l'objet en caontact avec le récipient, pour le reste, il y a un film d'eau ebtre le fond de l'obhet et le récipient...

Mais cela n'enlève rien ai fait mentionné. Il faut tenir compte du "entièrement mouillé".

J'en reste là.
On ne peut pas aller contre une négation de l'évidence.

Rien relu.  

Posté par
vham
re : hydrostatique 30-03-16 à 12:19

Bonjour,

Cher J-P : Vos connaissances émérites vous emportent à redonner des développements (simples) dont on ne nie pas l'évidence (moi en particulier).
Ce que j'ai relevé, c'est que vous manifestiez comme une évidence que les profs ne connaissaient pas les lois physiques...

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : hydrostatique 30-03-16 à 13:19

Citation :
Cher J-P : Vos connaissances émérites vous emportent à redonner des développements (simples) dont on ne nie pas l'évidence (moi en particulier).


Certes, développements simples.
Alors pourquoi ne pas les avoir faits comme je l'avais suggéré ?
Cela aurait eu le mérite de mettre en évidence qu'on ne pouvait pas calculer la résultante des forces exercées par le fluide sur l'objet par le poids du volume de fluide déplacé si l'objet était en contact avec le fond ou un bord.  

Citation :
"Ce que j'ai relevé, c'est que vous manifestiez comme une évidence que les profs ne connaissaient pas les lois physiques..."


Pas tous heureusement.
Comme dans tous les métiers, il y a des bons, des moins bons et des mauvais.

J'avais nuancé mes propos qui étaient "Ce qui semble ignoré par beaucoup (même chez les profs)." ... et donc il est évident que certains n'ont pas cette lacune.

Il n'en reste pas moins vrai, qu'on voit sur ce site (et ailleurs) des énoncés qui poussent à penser que certains n'ont pas les compétences adéquates. (Je ne parle pas de ce problème-ci en particulier)

En recherchant un peu, on trouve bon nombre de problèmes avec des données redondantes ... mais incompatibles.
Des oublis manifestes des conditions de validité de certaines "lois" (plusieurs fois vu en optique)
etc ...

Il faut bien dire que si une notion a été mal interprétée par un prof lors de ses études, il y a de fortes chances, comme personne n'est là plus tard pour le recadrer, qu'il enseigne cette "partie" comme il l'avait interprété, soit mal. (par exemple en oubliant qu'on n'a pas de droit de calculer la force exercée par le fluide sur un objet immergé par le poids du volume de fluide déplacé si cet objets est en contact avec un bord ou le fond).

Il y a un autre fait qui pousse aux erreurs chez certains profs.
Anectodes véridiques :
J'ai (cela fait bien longtemps) contacté la prof de physique de mes enfants qui avait donné des exercices farfelus (en optique), je lui ai expliqué pourquoi il y avait des soucis avec ses exercices ... sa réponse a été : Ben oui, je suis désolée mais j'ai reçu une formation en chimie et je dois donner des cours de Physique dans lesquels je ne suisabsolument pas à l'aise.
Et l'année suivante, avec une autre prof ... rebelote, mais cette fois avec des essais en labo avec des ressorts et des masses dont le protocole à suivre ne pouvait pas fonctionner (les masses ne pouvait pas rester accrochées aux ressorts  tel que le protocole était écrit.)
Sa réponse a été ... Ah oui effectivement c'est ce qui se passe chaque année en faisant cette manipulation (décrite dans un manuel !!!! Chapeau) et ce que vous m'expliquez est exactement ce qui se passe ... mais je n'ai jamais compris pourquoi. Elle m'a confié avoir une formation de biologiste et ... devait donner des cours de Physique.

Il y a heureusement beaucoup de bon profs, mais évidemment on ne parle jamais de ce qui va bien, on ne voit que les conneries et elles ne sont pas rares malheureusement.



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !