POUSSÉE D'ARCHIMÈDE - TP
Étude statique
Dispositif
•.
Mesures
•.
Interprétation
•.
Étude dynamique
Dispositif
• On prépare un tube cylindrique rempli d'eau ; on lâche une balle
de golf initialement immobile en haut du tube et on étudie sa
descente accélérée à l'aide d'une webcam.
Le tube doit être assez large pour que la distance caractéristique
intervenant dans le frottement soit le diamètre de la balle, de
l'ordre de
(et non l'épaisseur de la couche d'eau autour, d'où un diamètre
minimum de l'ordre de
), sinon les turbulences sont tellement importantes que le mouvement
de la balle est “chaotique”.
Le tube doit être assez haut pour que la vitesse limite soit au
moins approximativement atteinte (en pratique
minimum) ; en outre on est amené à mettre à part les mesures
obtenues trop près du fond (les remous y deviennent trop importants
à cause des courants de convexion induits par le mouvement de la
balle).
La balle doit être lâchée avec soin pour éviter les influences
parasites (une moyenne de plusieurs essais tend à compenser) et
assez loin de la surface pour limiter les éventuels remous.
Mesures
• On effectue plusieurs séries de mesures avec trois balles
(position en fonction du temps) de caractéristiques un peu
différentes et deux tubes de diamètres différents.
• Connaissant les caractéristiques de chaque balle (masse et rayon,
donc masse d'eau “déplacée” ), on
ajuste le coefficient et la masse
d'eau “entraînée” ( ) afin
de modéliser au mieux les données.
Interprétation
• La plupart des ouvrages considèrent l'étude des mouvements
accélérés avec, pour la poussée d'Archimède, une formule établie
dans le cas statique. Les données expérimentales sont elles
compatibles avec ce modèle ?
POUSSÉE D'ARCHIMÈDE - TP
Matériel (sur une table dont l'éclairage évite les reflets
parasites)
1 ou 2 cuve(s) à eau cylindrique(s)
2 à 3 balles de golf
1 tube de caoutchouc pour siphonner (plus éponge)
1 règle graduée et un feutre à verre (pour repérer l'échelle des
images)
1 balance à lecture directe
1 webcam avec ordinateur et logiciel