[Cours niveau I ] Chapitre 2 : Les lois physiques
Introduction
Pourquoi certains objets coulent et d'autres flottent ?
Pourquoi met-on une ceinture de plomb en plongée ?
Pourquoi est-on plus lourd au fond ?
Toutes ces questions démontrent qu'il y a une relation entre LE POIDS
et LE VOLUME d'un corps pour son équilibre dans l'eau.
Mise en évidence
a) Balance où est suspendu un corps solide équilibré dans l'autre plateau par un poids identique.
b) Le solide est plongé dans un bac plein d'eau et nous recueillons l'eau qui déborde. Celle-ci représente le volume du corps solide.
c) L'eau recueilli est déposée dans le plateau sous lequel est suspendu le solide. La balance est rééquilibrée.
Conclusion
Tout s'est passé comme si , dès que le corps a été plongé dans l'eau, il recevait une poussée vers le haut qui le rend plus léger.
Or cette poussée à été neutralisée dès que l'on a reversé l'eau qui avait débordé dans la balance.
Donc, cette poussée est égale au poids de l'eau déplacée.
Enoncé du principe d'Archimède
Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du volume de fluide déplacé.
Notion de poids apparent et de poids réel
Vous avez déjà remarqué qu'une bouteille de plongée
est lourde quand on l'a sur le dos, et devient beaucoup plus légère
lorsqu'on l'immerge.
La bouteille parait avoir un autre poids que l'on va appeler le POIDS APPARENT
par opposition au POIDS REEL.
Le poids apparent est plus faible que le poids réel et la différence
entre les deux est LA POUSSÉE D'ARCHIMEDE.
Poids APPARENT = Poids RÉEL - Poussée d'ARCHIMEDE
Introduction
A l'inverse des corps solides ou liquides qui sont incompressibles, les corps gazeux, ont la faculté de pouvoir être comprimés. Ils sont compressibles.
Mise en évidence et loi
A) Soit une éprouvette graduée de 1 litre d'air reliée à un manomètre qui indique 1 bar ce qui correspond à la pression atmosphérique.
Il n'y a donc aucune pression.
B) Nous exerçons une pression jusqu'à ce que le manomètre indique 2 bars. Nous constatons que le volume a diminué et atteint 0,5 litres.
C) 4 bars de pression donnent un volume de 0,25 litres.
De cette étude très simple se dégage une loi connue sous le nom de LOI DE MARIOTTE
A température constante, le volume d'un gaz varie de manière inversement proportionnel à la pression absolue à laquelle il est soumis.
A chaque fois que l'on a multiplié le VOLUME (V) de l'éprouvette par la PRESSION (P), nous obtenons la même valeur.
b * 1 l = 1
2 b * 0.5 l = 1
4 b * 0.025 l = 1
Soit P x V = constante
ou encore P1 x V1 = P2 x
V2
Application en plongée