Poussée D'Archimède

Problématique

On introduit un glaçon dans un verre d’eau et on ajoute de l’eau liquide de telle sorte que cette dernière affleure.

Que va-t-il se passer à la fonte du glaçon ? L’eau va-t-elle déborder du verre ?

Données

On note

• $V_g$ le volume du glaçon et $V_{im}$ le volume immergé du glaçon ;
• $\rho_l$ la masse volumique de l’eau liquide et $\rho_g$ la masse volumique de l’eau solide ;
• $V_f$ le volume occupé par l’eau initialement sous forme de glace une fois transformée en liquide ;
• On néglige la poussée d’archimède qui s’exerce sur la partie émergée du glaçon ;
• On note $g$ l’accélération du champ de pesanteur.

Résolution du problème

1. Lorsque du changement de phase du glaçon $$ \ce{H2O (sol) –> H2O (liq)} $$ y a-t-il conservation de la quantité de matière d’eau (du glaçon) ?

Un ballon sonde, en caoutchouc mince très élastique, est gonflé à l’hélium. Une nacelle attachée au ballon emporte du matériel scientifique afin d’étudier la composition de l’atmosphère.
En montant, le ballon grossit car la pression atmosphérique diminue. Sa paroi élastique finit par éclater à une altitude généralement comprise entre 20 et 30 kilomètres. Après éclatement, un petit parachute s’ouvre pour ramener la nacelle et son matériel scientifique au sol.
Il faut ensuite localiser la nacelle, puis la récupérer pour exploiter l’ensemble des expériences embarquées.

Champ de pesanteur

Notion de champ

Les physiciens pensent que toutes les interactions sont assurées par des champs (gravitationnel, électromagnétique, nucléaire, etc). Un corps $A$ suscite l’apparition dans l’espace d’un champ de forces qui se manifeste par des forces appliquées à n’importe quel objet $B$ placé en ce point (et sensible à cette interaction bien sûr). Ce champ de forces existe que l’objet $B$ soit présent ou pas et peut perdurer après la disparition ou le déplacement du corps $A$¹.