Équilibre sous 2 Forces : Tension vs Poussée d’Archimède
Mécanique – Tronc Commun Science
Introduction
Un corps est en équilibre lorsque la somme des forces qui s’exercent sur lui est nulle. Nous étudierons le cas particulier où deux forces seulement s’opposent : la tension d’un ressort et la poussée d’Archimède.
Condition d’équilibre
\[ \vec{T} + \vec{P}_a = \vec{0} \]Tension du ressort
\[ T = k \cdot \Delta L \]Poussée d’Archimède
\[ P_a = \rho_{fluide} \cdot V \cdot g \]1. Force de Tension d’un Ressort
Loi de Hooke
Où :
- k : constante de raideur (N/m)
- ΔL : allongement (m)
- T : force de rappel (N)
Raideur (N/m):
Allongement (cm):
Tension = 2.5 N
Visualisation
2. Poussée d’Archimède
Principe
“Tout corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale, vers le haut, égale au poids du volume de fluide déplacé.”
Calcul :
ρ (kg/m³):
Volume (L):
Poussée = 19.6 N
Expérience Interactive
3. Équilibre Tension-Poussée
\[ \vec{T} + \vec{P}_a = \vec{0} \]
Montage Expérimental
Simulateur d’Équilibre
Masse de l’objet (kg):
Volume immergé (L):
ρ fluide (kg/m³):
Résultats :
Poids = 9.81 N
Poussée = 9.81 N
Système en équilibre
4. Applications Technologiques
Flotteurs de Pêche
Les flotteurs ajustent leur immersion pour maintenir l’équilibre entre leur poids et la poussée, signalant ainsi les prises.
Suspension Hydropneumatique
Utilisée dans les véhicules, cette technologie combine ressorts et fluide sous pression pour une suspension optimale.
Exercice : Concevoir un Flotteur
Masse à supporter (kg):
ρ fluide (kg/m³):
Volume nécessaire = ? L
\[ V = \frac{m}{\rho_{fluide}} \]
