Description

La densité et la poussée d'Archimède : des principes physiques aux applications technologiques...

Déroulement :
les élèves se regroupent par trois et reçoivent le matériel relatif à l'atelier. Le responsable de l'activité, généralement un chercheur ou un assistant de l'école, donne ou rappelle les connaissances de base nécessaires à la réalisation de chaque expérience et les consignes de chaque défi, en les illustrant d'éventuelles démonstrations. Les élèves réalisent ensuite eux-mêmes chaque manipulation, sous les conseils et les explications de leur enseignant, du responsable de l'activité et de son assistant, qui se promènent tous trois parmi les bancs.

Contenu :
les élèves commencent par mesurer la valeur de la fameuse poussée d'Archimède dans un liquide à l'aide d'un dynamomètre et de récipients remplis d'eau. Une brève introduction aux notions de centre de masse et de moment de force leur permet alors d'établir la position du centre de poussée, le point où s'applique cette poussée et la loi pour qu'un objet soit en équilibre sur l'eau. Cette loi est ensuite confirmée expérimentalement : les élèves s'aperçoivent qu'un bateau mal chargé peut couler en se retournant et comprennent la manière dont les oiseaux aquatiques tiennent en équilibre sur l'eau. Le lien entre la poussée d'Archimède et la densité du liquide est ensuite établi, la densité de l'eau étant déterminée par les élèves en mesurant un volume et un poids. On en déduit le critère de flottabilité et l'énoncé général de la poussée, illustrés par l'exemple du bathyscaphe. Les élèves construisent finalement un ludion pour illustrer ces différents concepts. L'atelier se termine par une démonstration de la poussée d'Archimède dans un gaz : l'air. La densité de celui-ci est d'abord évaluée, puis une mini-montgolfière est montrée ; à l'aide d'un dynamomètre, on mesure sa force ascensionnelle, qui est la différence entre son poids total et la poussée.

Objectifs

Découvrir la physique, ses concepts, ses lois et ses applications technologiques, par la manipulation expérimentale, l'observation active et la déduction personnelle.

Organisateurs

Université libre de Bruxelles

École polytechnique de Bruxelles

OPERA-photonique

Séances