Classes intégrées 2S

2S
Soutien Physique
Chap 4bis : Interactions et forces :
2ème partie sur les corps flottants et la poussée d'Archimède
|Ex 1|Un paquebot (bateau) de masse M = 8000 tonnes est |Ex 2 |Un ballon en caoutchouc a pour volume V = 24 L et pour|
| |immobile dans un port. | |masse m = 2,6 kg. Il flotte à la surface de l'eau. |
| | | |Déterminer la valeur du volume immergé. |
| |On appelle [pic]la résultante des forces exercée | |En déduire la proportion (pourcentage) du ballon qui |
| |par l'eau sur la coque du navire. Exprimer la | |est sous l'eau en volume. |
| |valeur de F en fonction du volume V de la partie | |On le maintient immobile sous l'eau. Quelles sont les |
| |immergée (sous l'eau) du navire et de la masse | |caractéristiques de la force exercée (direction, sens |
| |volumique de l'eau de mer. | |et intensité) ? |
| |La masse volumique de l'eau de mer vaut ?eau mer | | |
| |'1030 Kg.m-3 ; calculer V. Donner le résultat avec| |Donnée : ?eau = ...à connaître !. |
| |4 chiffres significatifs. | | |
Ex 3
Dans un liquide de densité 0,800 on immerge entièrement une sphère de
cuivre (de masse volumique 9,00 g /cm3) d'un poids de 24,5 N.
Calculer le poids apparent de la sphère. On prendra g = 9,81 N/kg.
2S
Soutien Physique
Chap 4bis : Interactions et forces :
2ème partie sur les corps flottants et la poussée d'Archimède
|Ex 1|Un paquebot (bateau) de masse M = 8000 tonnes est |Ex 2 |Un ballon en caoutchouc a pour volume V = 24 L et pour|
| |immobile dans un port. | |masse m = 2,6 kg. Il flotte à la surface de l'eau. |
| | | |Déterminer la valeur du volume immergé. |
| |On appelle [pic]la résultante des forces exercée | |En déduire la proportion (pourcentage) du ballon qui |
| |par l'eau sur la coque du navire. Exprimer la | |est sous l'eau en volume. |
| |valeur de F en fonction du volume V de la partie | |On le maintient immobile sous l'eau. Quelles sont les |
| |immergée (sous l'eau) du navire et de la masse | |caractéristiques de la force exercée (direction, sens |
| |volumique de l'eau de mer. | |et intensité) ? |
| |La masse volumique de l'eau de mer vaut ?eau mer | | |
| |'1030 Kg.m-3 ; calculer V. Donner le résultat avec| |Donnée : ?eau = ...à connaître !. |
| |4 chiffres significatifs. | | |
Ex 3
Dans un liquide de densité 0,800 on immerge entièrement une sphère de
cuivre (de masse volumique 9,00 g /cm3) d'un poids de 24,5 N.
Calculer le poids apparent de la sphère. On prendra g = 9,81 N/kg. 2S
Soutien Physique
Chap 4bis : Interactions et forces : 2ème partie sur
les corps flottants et la poussée d'Archimède : Corrigé des exercices
|Ex 1 |Ex 2 |
| |[pic] |
| | |
|[pic] |1. figure 1: Le ballon est en équilibre, soumis à son poids |
|1. Le bateau est soumis : |[pic] et à la poussée d'Archimède notée[pic]. |
|à son poids, verticale, vers le bas, valeur P = M*g |A l'équilibre ces deux forces sont opposées et ont la même |
|M : masse du bateau = 8,000.106 kg |valeur : F (ou A ) = P |
|à la poussée d'Archimède, verticale, vers le haut, |P = m*g ; poussée F = poids du fluide déplacé = ?eau *Vim*g |
|valeur : A = F = ?eau mer*g *V |D'où m*g = ?eau*Vim*g soit m = ?eau*Vim et Vim= m / ?eau = 2,6 |
|2. ?eau mer : masse volumique eau de mer (1030 |kg / 1000 kg/m3 = 2,6.10-3 m3 = 2,6 dm3 = 2,6 L. |
|Kg.m-3) |2. 2,6 L / 24 L = 0,108 = 11 % |
|V : volume de la partie immergée (m3) ; g = 10 N/kg. |3. figure 2: Le ballon est en équilibre, soumis à son poids |
|A l'équilibre, ces deux forces sont opposées : elles |[pic], à la force musculaire [pic] et à la poussée d'Archimède |
|ont la même valeur. |[pic]. A l'équilibre la somme vectorielle des forces est nulle :|
|M*g = ?eau mer*g *V soit M = ?eau mer* V d'où : V = M| |
|/ ?eau mer = 8,000.106 / 1030 |D'où F (vers le haut) = N + P (vers le bas) soit N = F - P |
|= 7,767.103 m3. |La nouvelle valeur de la poussée F = ?eau*V ballon*g = 1000 |
| |kg/m3 *24.10-3 m3 *9,8 N/kg = 235,2 N |
| |Le poids : P = m*g = 2,6kg*9,8 N/kg = 25,5 N d'où N = 235,2 - |
| |25,5 = 209,7 N. |
| | |
Ex3 Pour la sphèrte en cuivre : Papparent = Préel - A
Préel = mCu*g = ?Cu*VCu*g = 24,5
Attention aux unités : ?Cu= 9,00 g/cm3 = 9,00 kg/dm3 = 9,00.103 kg/m3
d'où le volume VCu = Préel / (?Cu *g) = 24,5 N / (9,00.103 kg/m3 *9,81
N/kg) = 2,77.10-4 m3.
A = poids du volume de liquide déplacé = ?fluide*Vcorps immergé*g avec
?fluide = d*?ref =d*?eau =1000*d = 800 kg/m3
si la sphère est entièrement immergée Vcorps immergé = VCu et A = 800 kg/m3
*2,77.10-4 m3*9,81 N/kg = 2,17 N
Finalement : Papparent = Préel - A = 24,5 - 2,17 = 22,3 N