QCM : Poussée d’Archimède et flottaison (15 questions)

Explication

Un hydromètre calibré monte davantage dans un liquide plus dense, car la poussée exercée sur son volume immergé est plus importante. Dans un liquide moins dense, il s’enfonce davantage afin de déplacer un volume plus grand.

Explication

L’équilibre d’un objet flottant immobile exige que le poids et la poussée d’Archimède se compensent avec des valeurs égales et des sens opposés. Des forces de même valeur orientées dans le même sens ne peuvent pas produire cet équilibre.

Explication

La poussée d’Archimède se calcule par $F=\rho_l V_s g$, en utilisant la masse volumique du liquide et le volume immergé. L’expression $mg$ correspond au poids d’un corps de masse $m$, pas directement à la poussée.

Explication

À 20 °C, le lithium, le potassium et le sodium ont des masses volumiques inférieures à 1000 kg/m3. L’aluminium, l’or et l’osmium présentent des valeurs supérieures à celle de l’eau.

Explication

Un solide plus dense que le liquide est immergé, alors qu’un solide moins dense flotte. La comparaison des masses volumiques détermine ainsi le comportement du solide dans le liquide.

Explication

Pour un solide plus dense que le liquide, le poids apparent est la différence entre le poids du solide et la poussée, d’où $P_a=(\rho_s-\rho_l)V_sg$. L’expression $\rho_lV_sg$ représente la poussée d’Archimède, et non le poids apparent.

Explication

Le poids est appliqué au centre de gravité du corps, tandis que la poussée d’Archimède est appliquée au centre de flottaison du liquide déplacé. Confondre ces deux points inverse les rôles des forces et de leurs lieux d’application.

Explication

La relation $P_a=P_1-F$ donne ici $P_a=20-6=14\ \mathrm{N}$. La poussée étant dirigée vers le haut, elle réduit la force mesurée par rapport au poids dans le vide.

Explication

Le poids apparent est la valeur mesurée par un dynamomètre ou une balance lorsque le corps est entièrement plongé dans un liquide. Il se distingue du poids réel du corps, car la poussée d’Archimède modifie la force mesurée.

Explication

À l’équilibre, la poussée d’Archimède compense exactement le poids du corps flottant. Le corps ne monte ni ne descend, ce qui impose l’égalité de ces deux forces.

Explication

La masse volumique de l’eau est donnée comme égale à 1000 kg/m3. Les valeurs de 971 kg/m3 et 890 kg/m3 correspondent respectivement au sodium et au potassium, tandis que 2699 kg/m3 correspond à l’aluminium.

Explication

Un couple de redressement apparaît lorsque le poids et la poussée d’Archimède sont appliqués en des points différents et tendent à ramener le bateau vers sa position stable. Une annulation des forces au même point ne crée pas ce couple de rotation.

Explication

La glace flotte parce que sa masse volumique vaut 917 kg/m3, contre 1000 kg/m3 pour l’eau. Un solide dont la masse volumique dépasse celle de l’eau aurait tendance à s’enfoncer plutôt qu’à flotter.

Explication

Le volume de liquide déplacé est égal au volume immergé, soit $75\ \mathrm{cm^3}$ dans cette situation. Le volume total du corps peut être supérieur au volume effectivement immergé.

Explication

La poussée d’Archimède est orientée vers le haut et sa valeur correspond au poids du volume de liquide déplacé. Elle ne dépend donc pas directement du poids total du corps immergé.