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V.P.S.

Pourquoi certains objets coulent et d'autres flottent ?
Pourquoi met-on une ceinture de plomb en plongée?
Pourquoi est-on plus lourd au fond?

Toutes ces questions démontrent qu'il existe une relation entre LE POIDS et LE VOLUME d'un corps pour son équilibre dans l'eau.

 

MISE EN EVIDENCE

a) Balance où est suspendu un corps solide équilibré dans l'autre plateau par un poids identique. 

b) Le solide est plongé dans un bac plein d'eau et nous recueillons l'eau qui déborde. Celle-ci représente le volume du corps solide. 

c) L'eau recueilli est déposée dans le plateau sous lequel est suspendu le solide. 

La balance est rééquilibrée. 

CONCLUSION :  

Tout s'est passé comme si , dès que le corps a été plongé dans l'eau, il recevait une poussée vers le haut qui le rend plus léger. 

Or cette poussée à été neutralisée dès que l'on a reversé l'eau qui avait débordée dans la balance.  

Donc, cette poussée est égale au poids de l'eau déplacée.

ÉNONCE DU PRINCIPE D'ARCHIMEDE

Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale dirigée de bas en haut égale au poids du volume de fluide déplacé.

NOTION DE POIDS APPARENT ET DE POIDS RÉEL

Vous avez déjà remarqué qu'une bouteille de plongée est lourde quand on l'a sur le dos, et devient beaucoup plus légère lorsqu'on l'immerge.

La bouteille parait avoir un autre poids que l'on va appeler le POIDS APPARENT par opposition au POIDS RÉEL.

Le poids apparent est plus faible que le poids réel et la différence entre les deux est LA POUSSÉE D'ARCHIMEDE.

Poids APPARENT = Poids RÉEL - Poussée d'ARCHIMEDE

Exemple :

Un plongeur a un volume de 60 litres. Il reçoit une poussée d'Archimede de 60 kg qui diminue d'autant dans l'eau son poids réel. Il pèse tout équipé 70 kg.

Quel sera son poids apparent ?

P app = P réel - P arch = 70 - 60 = 10 kg

NOTION DE FLOTTABILITÉ

Dans l'eau , certains corps flottent, d'autres coulent ou restent entre deux eaux.
Les corps ont donc une flottabilité différente selon leur nature.

Lorsqu'un corps remonte, il a une FLOTTABILITÉ POSITIVE
--> le poids réel est inférieur à la poussée d'Archimede.
--> P r < P a
Lorsqu'un corps coule, il a une FLOTTABILITÉ NÉGATIVE
--> le poids réel est supérieur à la poussée d'Archimede.
--> P r > P a
Lorsqu'un corps flotte entre deux eaux, il a une FLOTTABILITÉ NULLE
--> le poids réel égal la poussée d'Archimede.
--> P r = P a

TOUT DÉPEND DE DEUX FACTEURS : LE POIDS ET LE VOLUME

De son volume, dépendra la poussée d'Archimede
De son poids réel, dépendra son poids apparent

Exemple :

Un plongeur en maillot pèse 70 kg pour un volume de 69 litres. Il met sa combinaison qui pèse 1 kg pour un volume de 8 litres. Sa bouteille pèse gonflée 16 kg pour un volume de 12 litres.

Ce plongeur va-t'il flotter ou couler ?

Calcul du poids réel : P r = 70 + 1 + 16 = 87 kg

Calcul du volume : V = 69 + 8 + 12 = 89 litres

La poussée d'Archimede est de 89 kg

Comme la poussée d'Archimede est supérieure au poids réel, il va flotter.

S'il veut descendre sans difficulté, il doit rajouter à sa ceinture de plomb 2 kg correspondant à P a - P r = 89 - 87 = 2 kg

C'est ce qu'on appelle régler son lestage

APPLICATIONS A LA PLONGÉE

A) poumons ballast :

La flottabilité du plongeur dépend si ses poumons sont pleins ou pas. Si ce plongeur vide complètement ses poumons, il coule.

C'est l'application du principe d'Archimede.

En vidant ses poumons, il diminue son volume total; il diminue donc la poussée d'Archimede, augmente son poids apparent et COULE

B) lestage :

Il doit être calculé de la manière suivante :

Les paliers se font la plupart du temps à 3 m. Il faut qu'en fin de plongée, la bouteille étant presque vide, sa flottabilité soit nulle à 3 m.

Il doit donc partir légèrement trop lourd en début de plongée. Son équilibrage à 3 m sera ensuite peaufiné à l'aide de ses poumons.

C) bouée de remontée :

Lorsqu'un plongeur gonfle sa bouée, il augmente son volume sans augmenter son poids réel. La poussée d'Archimede augmente beaucoup et le plongeur remonte.

Mais l'utilisation principale de la bouée est de s'assurer une flottabilité nulle à n'importe quelle profondeur.

D) parachute de relevage :

Si l'on veut remonter un objet lourd du fond, il vaut mieux demander à Archimede de nous aider plutôt que de risquer un essoufflement. On augmente donc le volume de l'objet sans augmenter son poids.