Regardons ce nouveau cas.
Sur le plateau d’une balance repose le même récipient de 500 gr mais, nous complétons le volume d’eau de 200 ml, de façon à amener le niveau à ras bord du récipient. Soit, un nouveau volume d’eau de 1500 ml + 200 ml = 1700 ml. Pour que la balance soit à l’équilibre (aiguille à zéro), il faut donc un poids de :
1,7 kg (poids de l’eau) + 0,5 kg (poids du récipient) = 2,2 kg sur l’autre plateau.
(Voir figure 2-1).
Maintenant, à partir d’un support fixe, totalement indépendant de la balance, on suspend à un fil, la même bille d’acier de façon à ce que celle-ci soit immergée dans l’eau mais, sans toutefois toucher le fond du récipient.
(Voir figure 2-2).
La bille en acier a un diamètre de 2 cm. L’acier qui la compose a une densité de 8.
Le volume de la bille est donc de 4,19 cm3 et son poids de 33,51 gr.
A partir du moment où l’on procède à l’immersion de la bille dans le récipient rempli à ras bord, l’eau déborde. On considère ici que l’eau qui déborde, s’évacue totalement et ne stagne pas sur le plateau de la balance.
Comment se comporte alors la balance ? Vous avez le choix entre 3 réponses :
1) Le plateau contenant le récipient d’eau descend. Si c’est le cas, précisez la valeur indiquée par l’aiguille de la balance.
2) Le plateau contenant le récipient d’eau reste immobile, l’aiguille de la balance reste à zéro. Si c’est le cas, expliquez pourquoi.
3) Le plateau contenant le récipient d’eau monte. Si c’est le cas, précisez la valeur indiquée par l’aiguille de la balance.
Cet exercice est en ligne depuis le 4 juillet 2015, il est donc temps de donner la solution.
Pour comprendre celle-ci, il est nécessaire, au préalable, de prendre connaissance du corrigé de l’exercice intitulé "Archimède penche d’un côté.".
Nous avons vu, lors de cet exercice précédent, que le plateau descendait sous l’effet de la contre réaction de la force d’Archimède de 4,19 gr.
Ici, c’est la même chose, à cette différence que 4,19 cm3 d’eau sont évacués du récipient. Le plateau de la balance sera donc soulagé de 4,19 gr, ce qui annulera l’effet de la contre réaction de la force d’Archimède de 4,19 gr. Le plateau de la balance restera finalement à sa position d’origine.
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