Poussée d’Archimède
La poussée d’Archimède se calcule avec le volume et la masse volumique du fluide : un corps de 1 000 litres déplace 998 kg d’eau douce et subit 9 789 N de poussée. L’outil indique aussi s’il flotte et traite les ballons.
Exemple : Que voulez-vous calculer: Corps dans un liquide ou dans l’air · Masse du corps 800 kg · Volume du corps 1 000 litres · Liquide ou gaz: Eau douce (998,2 kg/m³) → Poussée : Poussée d’Archimède 9 789 N, le corps flotte. Source : Wikipedia – Archimedisches Prinzip. Mise à jour : .
Comment le calcul est fait
Selon Archimède, la poussée est égale au poids du fluide déplacé : F = ρ · V · g, avec la masse volumique ρ du fluide, le volume immergé V et g = 9,80665 m/s². Elle ne dépend ni de la forme ni de la matière du corps.
Flotter, rester entre deux eaux, couler
Le comportement du corps dépend de sa masse volumique moyenne : si elle est inférieure à celle du fluide, il flotte et ne s’enfonce que jusqu’à ce que la poussée porte son poids (part immergée = masse volumique du corps divisée par celle du fluide). Si les deux sont égales, il reste entre deux eaux ; si elle est supérieure, il coule. La charge utile indique combien de kilogrammes un bateau peut encore porter avant d’être entièrement immergé.
Ballons
Un ballon s’élève parce que son gaz est plus léger que l’air ambiant. La force ascensionnelle est le volume multiplié par la différence de masses volumiques : environ 1,04 kg par m³ pour l’hélium et 1,12 kg par m³ pour l’hydrogène. L’air chaud s’allège avec la température : à 100 °C il ne pèse que 0,946 kg/m³ et donne environ 0,26 kg de portance par m³.
- Volume en litres : 1 000 litres font 1 m³.
- L’eau de mer porte davantage que l’eau douce, car elle est plus dense.
- La masse propre de l’enveloppe, de la nacelle et du brûleur est déduite de la portance.
Questions fréquentes
Comment calcule-t-on la poussée d’Archimède ?
F = ρ · V · g : masse volumique du fluide fois volume déplacé fois 9,81 m/s². Pour 1 litre d’eau, cela fait environ 9,79 N, soit le poids de 1 kg.
Quand un corps flotte-t-il ?
Quand sa masse volumique moyenne est inférieure à celle du liquide. Du bois à 800 kg/m³ flotte sur l’eau, immergé à environ 80 %.
Combien une montgolfière peut-elle porter ?
Avec 100 °C à l’intérieur et 20 °C à l’extérieur, 2 800 m³ donnent environ 720 kg de portance. Une fois déduits l’enveloppe, la nacelle et le brûleur, le reste est la charge utile.
Sources et références juridiques
- Wikipedia – Archimedisches Prinzip
- Wikipedia – Buoyancy
- Wikipedia – Dichte (masse volumique : tableaux pour liquides et gaz)
- Wikipedia – Heißluftballon (montgolfière : portance due à la différence de densité)
Dernière mise à jour : · Principes éditoriaux
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