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3 Flottabilité, masse volumique et poussée d'Archimède 38 deux situations peut induire quelque chose de troublant dans la mesure où les expériences d' une
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e) Complète la phrase suivante afin de tirer une conclusion de cette expérience Ma conclusion : Les objets qui ont une masse plus grande (comme la fourchette
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corps dans une expérience de type Flotte/Coule alors que l'adolescent flottabilité expliqué par Archimède, peut être considérée, pour certains élèves, comme
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Fiche pédagogique
co mment un bateau F lotte-t-il ?par Hassan Dibesse - Professeur de Génie ThermiqueFiche pédagogique - comment un bateau Flotte-t-il ? - P.1
Niveau :
Dispositif :
Cycle de terminale Bac professionnel. En sciences : Thème concernant les transports.Tronc commun.
T5 : Comment se déplacer dans un fluide.
Exploitable en technologie de spécialité suivant les référentiels.Disciplines concernées :
Sciences, technologie de spécialité selon les diplômes préparés (hydraulique, mécanique
des fluides, bâtiment, industrie...etc.).Objectifs (en lien avec les programmes) :
A travers des expériences ludiques et simples ou plus précises en laboratoire, l'élève doit être capable
de connaître les conditions de flottabilité d'un matériau ainsi que les conditions d'équilibre d'un corps flottant.
Compétences du socle :
T5 1- Pourquoi un bateau flotte-t-il ?Comment peut-on se déplacer dans un fluide ?Pourquoi un bateau flotte t-il ? Et pourquoi chavire t-il ?Ils ont dit :
Depuis Archimède les bateaux flottent. » - Gregory Suave. Les bateaux enfouis dans le sable peuvent-ils se vanter d'une certaine stabilité? - Faya Dequoy. " Si vous voulez aller sur la mer, sans aucun risque de chavirer, alors, n'achetez pas un bateau: achetez uneîle!
- Marcel Pagnol.CAPACITÉS
Déterminer expérimentalement
la valeur de la force de poussée d'Archimède.CONNAISSANCESConnaître les conditions de
flottabilité d'un matériau.Connaître les conditions
d'équilibre d'un corps flottant.Connaître la différence entre
centre de gravité et centre de poussée.Connaître le principe de la
poussée d'Archimède. EXEMPLES D'ACTIVITÉSRecherche documentaire sur la
ligne de flottaison des bateaux.Etude du principe des ballasts
des sous-marins.Détermination du volume d'un
objet avec une balance. P.2 - Fiche pédagogique - comment un bateau Flotte-t-il ?Dér
O uleme N tProposition 1 :
Expériences simples ne nécessitant pas de matériel sophistiqué. Pourquoi TARA flotte-t-il malgré ses 120 tonnes ? L'enseignant introduit la question, et intéresse les élèves à la problématique de la flottaison des bateaux. Les élèves sont amenés à proposer différents expériences.Expérience 1 :
Les élèves jouent aux devinettes en classant des matériaux de densités différentes selon leur flottabilité sans expérimentation. Vérification de ce classement par expérimentation en introduisant ces matériaux dans un bac d'eau (casserole par exemple). Enoncé des premières conditions de flottabilité. Mise en évidence des masses volumiques (donc densité) par rapport à la masse volumique de référence (eau).Expérience 2 :
Comment faire flotter un matériau de densité supérieurà 1 ?
Pâte à modeler en boule, puis en lui donnant une forme creuse de bateau par exemple.Expérience 3 :
Mettre en évidence l'importance du volume d'eau déplacé. Un verre, une casserole remplie d'eau à raz bord et du sable On introduit de manière progressive de plus en plus desable dans le verre, et ce jusqu'à l'immersion.On constate qu'on déplace de plus en plus d'eau.
La flottabilité dépend du volume d'eau déplacée. Les expériences précédentes nous amènent à l'existence d'une force qui empêche certains corps plongés dans un liquide de couler. Cette force est appelée poussée d'Archimède. Les élèves décrivent les différentes caractéristiques de cette force : - Point d'application - Direction - Sens - IntensitéInfluence de la masse volumique (densité) :
Les objets flottent-t-ils de la même manière dans des liquides différents ?Expérience 4 :
Une pomme dans une casserole d'eau douce puis dans une casserole d'eau saléeLa pomme s'enfonce moins dans l'eau salée
L'intensité de la poussée d'Archimède dépend donc de la masse volumique du liquide utilisé. Tout corps, plongé dans un fluide (liquide ou gaz) reçoit de celui-ci une force de bas vers le haut, appelée poussée d'Archimède, et dont l'intensité est proportionnelle au poids du volume déplacé.Comme : P = m x g et m = V x p
On obtient : F = p.V.g
Poussé
d'Archimède en nMasse volumique en kg/m 3Volume immergé en
m 3Valeur de la
pesanteur en n /kgProposition n°2 :
Expériences successives et évolutives avec du matériel de laboratoire (Balance électronique, dynamomètre).Système étudié :
Pot rempli d'une matière quelconque (sable par
exemple)Caractéristiques du pot :
1- Relever la masse du pot rempli de sable (avec une
balance électronique, en gramme puis en kg)2-Proposer une méthode pour mesurer le volume du pot :
Indices : proposer le matériel expérimental (verre plein à raz bord d'eau colorée, bécher gradué) Réponse : Par déplacement de liquide (eau colorée)Expérience : On suspend le pot à un dynamomètre3- Etablir un bilan des forces exercées sur le potRéponse : Poids et tension du filLe pot est plongé dans l'eau coloréeQue constatez-vous ? Nouvelle indication du dynamomètre !Une nouvelle force apparait dans le bilan des forces s'exerçant sur le pot dans l'eauL'eau exerce une nouvelle force sur l'eau ; la poussée d'Archimède