La poussée d’Archimède

1. Introduction : quelques observations

Certains objets flottent sur l’eau :
Un bateau.
Un morceau de bois.
Une assiette posée horizontalement.
Une bouteille en verre vide et fermée.
Certains objets coulent dans l’eau :
Un sous-marin en plongée
Un objet métallique plein
Une bouteille en verre remplie d’eau
Une assiette placée verticalement
Un objet lourd paraît plus léger lorsqu’il est immergé dans l’eau.

On peut déjà en conclure qu’un objet immergé partiellement ou entièrement dans un liquide subit une force vers le haut qui le fait flotter ou le fait paraître plus léger.
C’est la Poussée d’Archimède (PA)

2. Influence du volume immergé et de la profondeur

a) On suspend un cylindre à un dynamomètre.
On mesure son poids.
On trempe l'objet dans l'eau, à différentes profondeurs.
Le dynamomètre nous donne le "poids apparent" de l'objet trempé dans l'eau.
La différence entre le poids du cylindre et l’indication du dynamomètre est égale à la poussée d’Archimède.

b) Constatations

Le cylindre pèse 1,3 N.
L’indication du dynamomètre diminue progressivement quand on enfonce le cylindre dans l’eau.
Le dynamomètre indique 0,85 N quand le cylindre est complètement immergé.
L’indication ne change plus lorsque le cylindre s’enfonce davantage.

c) Conclusions

La poussée d’Archimède sur un objet dépend du volume immergé, elle augmente quand le volume immergé augmente.
La poussée d’Archimède sur un objet complètement immergé ne dépend pas de sa profondeur.

d) Explications

Le liquide dans lequel l’objet est immergé exerce une force pressante sur toute sa surface.
Les schémas ci-dessous représentent les forces pressantes s’exerçant sur un parallélépipède immergé.

Les forces s’exerçant sur les parois latérales se compensent.

L’objet est partiellement immergé :
La poussée d’Archimède est due à la force pressante exercée, vers le haut sur la surface inférieure de l’objet.
Cette force augmente quand