La loi d'Archimède est F = ρ.Vg. La signification de cette loi est qu'un objet immergé dans un liquide subira une force ascendante égale au poids du liquide déplacé par l'objet.
Comment un navire avec une cargaison aussi lourde peut-il flotter sur l'océan? Cette question sera répondue lorsque vous comprendrez les principes de la loi d'Archimède. Ce qui suit est une explication de la signification de la loi d'Archimède et des exemples de problèmes de résolution de problèmes liés à la loi d'Archimède.
Histoire de la loi d'Archimède
Savez-vous qui est Archimède? Qu'est-ce qu'Archimède a découvert à son époque?
Un jour, Archimède a été invité par le roi Hiéron II à enquêter si sa couronne d'or était mélangée avec de l'argent ou non. Archimède réfléchit sérieusement à cette question. Jusqu'à ce qu'il se sente très fatigué et se jette dans le bain public plein d'eau.
Puis, il a remarqué qu'il y avait de l'eau qui coulait sur le sol et a immédiatement trouvé la réponse. Il se leva et courut jusqu'à la maison nu. Quand il est rentré à la maison, il a crié à sa femme: «Eureka! Eureka! " ce qui signifie "j'ai trouvé! J'ai trouvé! " Puis il fit la loi d'Archimède.
À travers l'histoire d'Archimède, nous pouvons voir que le principe de la loi d'Archimède concerne la portance ou la force de flottabilité d'un fluide (liquide ou gaz) contre un objet. Ainsi, avec la force de flottabilité d'un objet liquide, des objets de types différents, en raison de leur densité différente, ont une force de flottabilité différente. C'est ce qui a permis à Archimède de répondre aux questions du roi et de prouver que la couronne du roi Hiéron II était aveuglée par un mélange d'or et d'argent.
Comprendre la loi d'Archimède
La loi d'Archimède se lit comme suit:
" Un objet qui est partiellement ou complètement immergé dans un liquide subira une force ascendante égale au poids du liquide déplacé par l'objet. "
Le sens du mot transféré dans le son de la loi d'Archimède est le volume de liquide qui déborde, est pressé de sorte qu'il semble y avoir une augmentation de volume lorsqu'un objet est immergé dans un liquide.
La quantité de liquide qui est déplacée / pressée a un volume égal au volume de l'objet immergé / immergé dans le liquide. De sorte que selon la loi d'Archimède, la force de flottabilité (Fa) a une valeur égale au poids du liquide (wf) transféré.
Formules de loi d'Archimède
L'application de la loi d'Archimède est très utile dans plusieurs vies telles que la détermination du moment où un sous-marin flotte, plane ou coule. Eh bien, voici les principes de base de la formule de la loi d'Archimède.
Lisez aussi: 16 royaumes islamiques dans le monde (COMPLET) + explicationLorsqu'un objet est dans un fluide, le volume du liquide est transféré égal au volume de l'objet dans le liquide. Si le volume du liquide transféré est V et la densité du fluide (masse par unité de volume) est ρ, alors la masse du fluide transféré est:
m = ρ.V
La quantité de poids du fluide transféré est
w = mg = ρ.Vg
Selon le principe d'Archimède, l'amplitude de la pression ascendante est égale au poids de l'objet déplacé:
Fa = w = ρ.Vg
Si un système est en équilibre, il peut être formulé
Fa = w
ρf.Vbf.g = ρb.Vb.g
ρf.Vbf = ρb.Vb
Information:
m = masse (kg)
ρ = densité (kg / m3)
V = volume (m3)
Fa = flottabilité (N)
g = accélération due à la gravité (m / s2)
wf = poids de l'objet (N)
ρf = masse volumique du fluide (kg / m3)
Vbf = volume de l'objet immergé dans le liquide (m3)
ρb = densité de l'objet (kg / m3)
Vb = volume de l'objet (m3)
Flottant, flottant et coulant
Si un objet est immergé dans un liquide ou un fluide, il y a 3 possibilités qui se présentent, à savoir flottant, flottant et coulant .
Objet flottant
Un objet dans un liquide flotte si la densité de l'objet est inférieure à la densité du liquide (ρb <ρf). Lorsqu'un objet flotte, seule une partie du volume de l'objet est immergée dans le liquide, tandis que l'autre partie est au-dessus de la surface de l'eau dans un état flottant. Pour que le volume de l'objet soit divisé entre le volume de l'objet immergé et le volume de l'objet qui flotte.
Vb = Vb '+ Vbf
Fa = ρf.Vbf.g
Étant donné qu'une partie seulement est immergée dans le liquide, l'équation de la force ascendante avec gravité s'applique:
ρf.Vbf = ρb.Vb
Information:
Vb '= volume de l'objet flottant (m3)
Vbf = volume de l'objet immergé dans le fluide (m3)
Vb = volume de l'objet entier (m3)
Fa = flottabilité (N)
ρf = densité du liquide (kg / m3)
g = gravité (m / s2)
Objets flottants
Les objets en liquide flottent lorsque la densité de l'objet est la même que la densité du liquide (ρb = ρf). L'objet flottant sera entre la surface du liquide et le fond du récipient.
Puisque la densité des objets et des liquides est la même, alors:
FA = ρf.Vb.g = ρb.Vb.g
Information:
Fa = flottabilité (N)
ρf = densité du liquide (kg / m3)
ρb = densité de l'objet (kg / m3)
Vb = volume de l'objet (m3)
g = gravité (m / s2)
Objet submergé
Lorsque la densité de l'objet est supérieure à la densité du liquide (ρb> ρf ) , l'objet va couler et se trouver au fond du récipient. Loi applicable:
Fa = wu - wf
Dans un objet immergé, tout le volume de l'objet est immergé dans l'eau, de sorte que le volume d'eau déplacé est égal au volume total de l'objet. Avec cela, nous obtenons la relation de l'équation de la force de levage à l'objet coulant à travers la relation de masse.
Lisez aussi: Comment rédiger des critiques de livres et des exemples (livres de fiction et de non-fiction)ρf.Vb = mu - mf
Information:
Fa = flottabilité (N)
wu = poids de l'objet dans l'air / poids réel (N)
wf = poids de l'objet dans le liquide (N)
g = gravité (m / s2)
Vb = volume total de l'objet (m3)
ρf = densité de l'eau (kg / m3)
mu = masse dans l'air (kg)
mf = masse dans le liquide (kg)
Exemple de problème de loi d'Archimède
Exemple de problème 1
La densité de l'eau de mer est de 1025 kg / m3, calculez le volume de la roche immergée dans l'eau de mer si le poids de l'eau de mer déplacée par la roche est de 2 Newton!
Connu :
ρf = 1025 kg / m3
wf = 2 N
g = 9,8 m / s2
Recherché: pierre V. . . ?
Répondre:
Poids de l'eau de mer: w = mg
Flottabilité: Fa = ρf. g. Vbf
Le poids de l'eau déversée est égal à la flottabilité de la roche, donc il peut être écrit
w = Fa
w = ρf.g.Vb
2 = 1025. (9,8) .Vb
2 = 10,045.Vb
Vb = 10,045 / 2
Vb = 1,991 x 10-4 m3 = 199,1 cm3
Donc le volume de roche immergée est de 199,1 cm3
Exemple de problème 2
Un objet pèse 500 N. dans l'air Déterminez la densité de l'objet si le poids de l'objet dans l'eau est de 400 N et la densité de l'eau est de 1 000 kg / m3!
Connu :
wu = 500 N
wf = 400 N
ρa = 1000 Kg / m3
Recherché: ρb?
Répondre:
Fa = wu - wf
Fa = 500 N - 400 N
Fa = 100 N
ρb / ρf = wu / Fa
ρb / 1000 = 500/100
100 ρb = 500 000
ρb = 500 000/100
ρb = 5 000 kg / m3
Donc la densité de l'objet est de 5000 kg / m3
Exemple de problème 3
Déterminez la densité du liège si 75% du volume du liège est immergé dans l'eau et que la densité de l'eau est de 1 gramme / cm3!
Connu :
ρf = 1 gr / cm3
Vf = 0,75 Vg
Recherché: ρg. . . ?
Répondre:
ρg.Vg = ρf.Vf
ρg.Vg = 1. (0,75 Vg)
ρg = 0,75 gr / cm3
Donc la densité du bouchon est de 0,75 gr / cm3
Exemple de problème 4
Un bloc a une densité de 2 500 kg / m3 et lorsqu'il est dans l'air, il pèse 25 Newtons. Déterminez le poids du bloc dans l'eau si la densité de l'eau est de 1000 kg / m3 et l'accélération due à la gravité est de 10 m / s2!
Connu :
ρb = 2 500 kg / m3
wu = 25 N
ρf = 1000 kg / m3
Recherché: wf?
Répondre:
ρb / ρf = wu / Fa
(2500) / (1000) = 25 / Fa
2,5 Fa = 25
Fa = 25 / 2,5
Fa = 10 N
Lorsqu'un objet coule, il s'applique:
Fa = wa-wf
10 = 25 - wf
wf = 25-10
wf = 15 N
Donc le poids du bloc dans l'eau est de 15 Newtons
Référence : Eureka! Le principe d'Archimède