La PoussEe d'ArchimÈde |
Au sein d’un
fluide placé à la surface de la Terre, la pression n’est pas
uniforme, mais croît avec la profondeur à cause de la
gravité.
Dans les océans, par exemple, la pression augmente de
l’équivalent d’une fois la pression atmosphérique tous les
dix mètres.
La force d’Archimède est verticale, car elle résulte de la
différence entre les pressions qui règnent à des profondeurs
(ou altitudes) variées au sein du fluide (de l'atmosphère).
Examinons le cas d’un cube immergé. Un tel cube est
symétrique : les forces de pression qui agissent sur les
parties verticales de sa surface se compensent exactement :
dans chaque plan horizontal, la résultante des forces qui
s’exercent sur le corps immergé est nulle.
En revanche, la pression que subit le cube sur sa face
inférieure est plus grande que celle qui s’exerce sur sa
face supérieure. Dirigée vers le haut, la résultante des
forces de pression – la poussée d’Archimède – est la même
que celle que le fluide exercerait sur une «colonne d’eau»
occupant le même volume. On généralise ce raisonnement à des
objets de formes quelconques. |
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Les forces
résultantes sur les côtés verticaux F1 et F3 s’annulent
par raison de symétrie.
Les forces résultantes sur les côtés horizontaux F2 et F4
se traduisent par une force totale dirigée vers le haut
située au centre de gravité : la Poussée d’Archimède PA |
Application sur
un cube immergé |
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Valable
au sein des liquides, la loi d’Archimède s’applique à
n’importe quel gaz soumis à l’attraction gravitationnelle
terrestre. Ainsi, comme dans l’eau, la pression
atmosphérique diminue dans l’air, avec l’altitude, mais
beaucoup plus lentement. Un objet placé dans l'air subit
aussi une poussée d'Archimède, car il déplace un volume
d'air. Celle-ci est environ 1 000 fois inférieure à celle
qui règne dans l’eau, car l'air est 1 000 fois moins dense
que l'eau. C'est pourquoi en dehors de l’étude des aérostats
et autres montgolfières, il est courant de négliger la force
d'Archimède exercée par l'air. Dans le cas des mouvements de
convection de l'atmosphère, si localement la densité diminue
(à cause de la dilatation thermique), alors l'élément
d'atmosphère concerné subira la poussée d'Archimède et cela
se traduira par un mouvement ascensionnel. |
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