Pour montrer que la poussée d’Archimède dépend du volume de liquide déplacé, on peut utiliser de la pâte à modeler qui flotte si on lui donne la forme d’un bateau, mais qui coule si elle est roulée en boule.
Fiche d’accompagnement de l’expérience:
Matériel-
de la pâte à modeler ;
-
un récipient rempli d’eau.
Montage et réalisationPrendre deux quantités de pâte à modeler de même poids.
Rouler la première en forme de boule et l’introduire dans un récipient rempli d’eau : la boule coule et le niveau de l’eau monte (récipient de gauche).
Donner à la seconde la forme d’une coque de bateau puis la poser sur l’eau : cette fois, la pâte à modeler flotte et le niveau de l’eau est plus haut que dans l’expérience précédente (récipient de droite).
On peut modifier la façon de présenter l’expérience en commençant par placer la boule de pâte à modeler dans le récipient vide avant d’ajouter de l’eau à ras bord. Demander alors à l’assistance si le récipient déborderait dans le cas où, après avoir récupéré la boule, on lui donnerait la forme d’une coque avant de la poser de nouveau dans le récipient.
ExplicationsUn objet immergé dans l’eau subit une poussée vers le haut, appelée poussée d’Archimède, dont la valeur est égale à celle du poids du volume d’eau déplacé.
La masse volumique de la pâte à modeler est supérieure à celle de l’eau.
Le volume d’eau déplacé est égal au volume de la pâte à modeler lorsque celle-ci est en boule.
Dans ce cas la valeur de la poussée d’Archimède est inférieure à celle du poids.
Le volume d’eau déplacé est plus grand lorsque la pâte à modeler a la forme d’une coque de bateau.
La valeur de la poussée d’Archimède est alors plus grande que dans le cas précédent et la coque s’enfonce dans l’eau jusqu’à ce que la poussée d’Archimède équilibre le poids.
RemarquesCe bateau en pâte à modeler est un modèle qui permet de comprendre pourquoi on peut construire de grands navires en acier qui flottent sur l’eau alors que l’acier est plus dense que l’eau.
L’expérience « Variations du niveau de l’eau » montre également qu’un objet dont la masse volumique est supérieure à celle de l’eau ne peut flotter que si l’on augmente le volume d’eau qu’il déplace.