🎯 Objectifs du chapitre cliquer pour développer

Déterminer expérimentalement la valeur de la force d'Archimède
Identifier les paramètres qui influent sur cette force : masse volumique du fluide et volume immergé
Calculer la force d'Archimède : \(F_A = \rho_{\text{fluide}} \times g \times V_{\text{immergé}}\)
Comprendre la condition d'équilibre : \(F_A = P\) (le corps flotte)
Déterminer si un corps flotte ou coule en comparant les masses volumiques

Fiche résumé — La force d'Archimède

Chapitre 8 | 1ère Bac Pro | Physique-Chimie

1. Mise en évidence

Un objet plongé dans un fluide semble plus léger : le dynamomètre indique un poids apparent inférieur au poids réel.

La différence correspond à la force d'Archimède \(F_A\), exercée par le fluide sur l'objet.

Origine : La pression augmente avec la profondeur. La face inférieure subit une pression plus forte que la face supérieure : la résultante pousse vers le haut.

2. Formule de la force d'Archimède

\(F_A = \rho_{\text{fluide}} \times g \times V_{\text{immergé}}\)

\(F_A\) : force d'Archimède (en N)
\(\rho_{\text{fluide}}\) : masse volumique du fluide (en kg/m³)
\(g \approx 9{,}81\) N/kg
\(V_{\text{immergé}}\) : volume immergé (en m³)

Direction : verticale, sens : vers le haut.

3. Paramètres influençant \(F_A\)

Masse volumique du fluide \(\rho\) : plus le fluide est dense, plus \(F_A\) est grande (on flotte mieux dans l'eau salée)
Volume immergé \(V\) : plus l'objet est gros, plus \(F_A\) est grande

Piège : \(F_A\) ne dépend pas de la masse ni de la forme de l'objet (pour un même volume immergé). Utiliser \(\rho\) du fluide, pas de l'objet !

Piège : Le volume doit être en m³. Conversions : \(1 \text{ L} = 10^{-3} \text{ m}^3\) et \(1 \text{ cm}^3 = 10^{-6} \text{ m}^3\).

4. Conditions de flottabilité

\(\rho_{\text{objet}} < \rho_{\text{fluide}}\)	Flotte (remonte)
\(\rho_{\text{objet}} = \rho_{\text{fluide}}\)	Équilibre (reste en place)
\(\rho_{\text{objet}} > \rho_{\text{fluide}}\)	Coule (descend)

Règle simple : un corps flotte si sa masse volumique est inférieure à celle du fluide.

5. Équilibre d'un corps flottant

À l'équilibre : \(P = F_A\), soit :

\(\rho_{\text{objet}} \times V_{\text{objet}} \times g = \rho_{\text{fluide}} \times V_{\text{immergé}} \times g\)

Fraction immergée :

\(\dfrac{V_{\text{immergé}}}{V_{\text{objet}}} = \dfrac{\rho_{\text{objet}}}{\rho_{\text{fluide}}}\)

Exemple : Bois (\(\rho = 600\) kg/m³) dans l'eau : immergé à \(\frac{600}{1000} = 60\%\).

6. Applications professionnelles

Flotteur de chauffe-eau : le polystyrène (\(\rho \approx 25\) kg/m³) flotte facilement dans l'eau, immergé à seulement 2,5 %.
Tube de cuivre : le cuivre (\(\rho = 8\,900\) kg/m³) coule dans l'eau car \(\rho_{\text{cuivre}} \gg \rho_{\text{eau}}\).

Masses volumiques utiles :

Eau douce : 1 000 kg/m³
Eau de mer : 1 025 kg/m³
Glycol (antigel) : 1 110 kg/m³

Résumé express — Méthode type

1	Identifier \(\rho_{\text{fluide}}\) et \(\rho_{\text{objet}}\) (ou le volume immergé)
2	Convertir le volume en m³ si nécessaire
3	Calculer \(F_A = \rho_{\text{fluide}} \times g \times V_{\text{immergé}}\)
4	Comparer \(F_A\) et \(P\) pour déterminer si l'objet flotte ou coule
5	Si flottaison, calculer la fraction immergée : \(\rho_{\text{objet}} / \rho_{\text{fluide}}\)