Mécanique et machines simples · GCSE Physics Buoyancy & Density
Simulateur du principe et de la poussée d’Archimède
Le débordement interactif d'Archimèdes peut expérimenter des commandes d'immersion F_buoy = rho*g*V_disp, flottant, plongeant et sous-marin.
- Côté client
- Pas d'inscription
- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
cm³
g/cm³
g/cm³
%
Dérivations et métriques en direct
Force de flottaison F_bouée
--
Poids de l'objet G
--
Lecture à l'échelle
--
Volume déplacé
--
Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : A 500cm³ le bloc de fer est entièrement immergé dans l'eau (rho=1.0g/cm³) et dans le kérosène (rho=0.8g/cm³). Trouvez la flottabilité. (g=10N/kg)
Dérivation étape par étape :
- 1) Dans l'eau: F_bouoy = 1000*10*5e-4 = 5N; 2) Dans le kérosène: F_bouoy = 800*10*5e-4 = 4N. Indépendamment de la densité du fer.
Problème travaillé
Problème : Un cube de glace flotte dans un bec d'eau. Lorsqu'il est fondu, le niveau de l'eau augmente-t-il, diminue-t-il ou reste-il inchangé?
Dérivation étape par étape :
- Ça reste inchangé ! En flottant, V_disp = m_ice / rho_water. Une fois fondu, le volume d'eau résultant est m_water / rho_water = V_disp, remplissant exactement la cavité déplacée.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1 : Un cube de glace flotte dans l'eau salée. Le niveau augmente-t-il, diminue-t-il ou reste-il inchangé après la fusion?
Clé de réponse : Lève-toi ! Déplacement flottant V_disp = m / rho_salt < volume d'eau pure fondu V_melt = m / rho_water, augmentation du niveau de liquide.
Q2. Variante 2 : Comment un sous-marin contrôle-t-il la plongée et le revêtement ?
Clé de réponse : En inondant ou en soufflant de l'eau des réservoirs de ballast, changer son propre poids G alors que le volume submergé V_disp et la flottabilité restent constants.
Q3. Variante 3 : Un objet pèse 8N dans l'air et 5N lorsqu'il est immergé dans l'eau. Déterminer le volume et la densité (g=10N/kg)
Clé de réponse : F_bouée = 8 - 5 = 3N. Volume V = 3 / (1000*10) = 3e-4 m³ = 300cm³. Densité rho = 0.8 / 3e-4 ≈ 2667 kg/m³.
Foire aux questions et idées fausses
Les objets submergés qui reposent sur le fond subissent-ils une flottabilité?
Oui. Tant que le liquide entre en contact avec la surface inférieure, la pression hydrostatique vers le haut dépasse la pression vers le bas. La flottabilité n'est nulle que si la base est scellée au fond sans liquide en dessous.
La flottabilité augmente-t-elle à mesure qu'un objet s'approfondit?
C'est pas vrai. Une fois complètement submergé, le volume déplacé V_disp est égal au volume d'objet V_obj et reste constant. Alors que la pression ambiante augmente, la différence de pression entre le haut et le bas reste inchangée.
Quand un navire navigue d'une rivière à l'autre, la force de flottaison change-t-elle?
Non, la flottabilité est toujours égale au poids du navire. Mais comme l'eau de mer est plus dense, le volume déplacé diminue, ce qui fait flotter le navire légèrement plus haut.
Les ballons à air chaud utilisent-ils le principe d'Archimède?
Oui. L'air est un fluide. Le chauffage de l'air à l'intérieur réduit sa densité, ce qui rend le poids brut du ballon inférieur au poids de l'air ambiant frais déplacé (F_buoy > G_total).