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Commentaire de julien58

sur "Le poids d'un doigt (2)" : une expérience étonnante et simple avec la poussée d'Archimède - Version avec son rehaussé


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julien58 julien58 24 mai 2014 20:34

@soucmic

Vous n’avez pas compris qu’il peut être intéressant de s’interroger sur l’"énergie libre" (quitte à se rendre compte à la fin que ça ne marche pas) : cela incite à aller lire des mathématiques et de la physique.

Maintenant, concernant votre communication, c’est faux (en plus des fautes d’orthographes) :

"La poussée d’Archimède que tout le monde connait s’exerce vers le haut. Comme l’ensemble est immobile, il faut une force pour compenser, exactement égale à la poussée d’Archimède, s’exerceant vers le bas"

La poussée d’Archimède s’exerce aussi sur n’importe quel sous-volume d’eau compris dans le volume d’eau, donc pourquoi il n’y aurait pas de "force pour compenser" dans le cas où il n’y a que de l’eau ? L’argument est renforcé par le fait que d’après l’expérience, on voit que la force ne dépend pas de la densité de la masse qu’on fait descendre dans l’eau.
Donc : explication pas satisfaisante du tout.

En réalité, l’explication dans l’article de Blueman est correcte, comme on peut le voir avec quelques équations (je rappelle que sans équations, ce n’est pas de la physique ; "les mathématiques sont le langage de la physique").

Je n’explique pas tous les symboles utilisés ci-dessous (les gens seront capables de lire entre les lignes).

La force mesurée par la balance est la résultante des forces de pression au font du bécher. Sans la masse, on a :

F=(P0+rho*g*h0)*S0 = P0*S + rho*h0*S0*g

où S0 est la surface de forme quelconque au font du bécher (que je supposerai identique sur toute la hauteur du bécher).

en notant

h0*S0 = V0
rho*V0 = m0 (masse d’eau)

on a :

F = P0*S + m0g

On ajoute la masse de volume V jusqu’à ce que l’eau arrive juste à son extrémité supérieure. On suppose que la masse a une surface quelconque S sur toute sa hauteur.
Le niveau d’eau monte, il arrive à h0+deltah0.
La force s’exerçant sur le font du bécher est alors

F=(P0+rho*g*(h0+deltah0))*S0 = P0*S + m*g + rho*deltah0*S0*g

Parce qu’on a taré la balance dans la première expérience, elle inquera en fait :

F = rho*deltah0*S0*g

Calculons deltah0 ; il est donné géométriquement, en considérant que lorsqu’on plonge la masse, l’eau monte sur les côtés. Appelons h=V/S la hauteur de la masse. On a

(h0+deltag-h)S0+h*(S0-S) = V0

i.e.

S0*h0 + S0*deltah0 -h*S = V0
deltah0 = V0/S0 + h*S/S0 -h0

mais h0 = V0/S0 et h=V/S, donc deltah0 = V/S0

soit :

F = rho*V/S0*S0*g=rho*V*g

i.e. la force correspondant à une masse d’eau correspondant à g.

Il n’y aucun besoin d’introduire la poussée d’Archimède explicitement dans cette démonstration, comme l’a dit Blueman.


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