Comment jouer à Peser sous l'eau
- Choisis un essai et lis sur la carte la masse, le volume ou les lectures dans l'air et dans l'eau.
- Sous le liquide, l'objet chasse son propre volume, et le liquide pousse vers le haut avec le poids de ce liquide : F_b = ρ·g·V.
- Le dynamomètre indique le poids moins cette poussée : R = W − F_b. Tape ta prédiction et appuie sur Démarrer.
- Regarde le gobelet : le liquide qui déborde pèse exactement ce que perd le dynamomètre.
Pourquoi une pierre pèse-t-elle moins sous l'eau ?
L'eau presse d'autant plus fort qu'on descend, donc sur un objet immergé la poussée par en dessous est plus forte que celle par au-dessus. La différence est une force vers le haut, et Archimède a trouvé sa valeur : le poids du liquide que l'objet chasse, F_b = ρ·g·V. Suspends une pierre à un dynamomètre et descends-la dans un vase rempli jusqu'au bec : l'eau qu'elle chasse coule dans un gobelet, et le dynamomètre perd exactement le poids de cette eau. Le dynamomètre devient alors un instrument de mesure. Ce qu'il perd donne le volume de n'importe quelle forme irrégulière, V = F_b ÷ (ρ·g). Le poids dans l'air divisé par ce qu'il perd dit combien de fois l'objet est plus dense que l'eau : on peut ainsi tester la couronne d'un orfèvre sans la fondre. Dans un liquide moins dense comme l'huile, le même volume pousse moins, et le dynamomètre indique plus. Et seule la partie immergée compte : un objet à moitié enfoncé reçoit la moitié de la poussée.
Un modèle d'apprentissage ciblé
L'objet est suspendu à un dynamomètre et descend régulièrement pendant 2 s, de 3 cm au-dessus de la surface jusqu'à 2 cm au-delà de l'immersion complète, ou jusqu'à la profondeur que tu tapes (jamais plus bas). Le vase est rempli jusqu'au bec : chaque cm³ qui s'enfonce pousse un cm³ dans le gobelet, et la surface reste au niveau du bec. La poussée vaut F_b = ρ·g·V, où V est la partie immergée, et le dynamomètre indique R = W − F_b. L'objet ne touche jamais le vase. L'objet et le vase sont à l'échelle ; le gobelet ne l'est pas. Une réponse à 2 % près est juste. L'eau fait 1000 kg/m³, l'huile 800 kg/m³ ; g = 9,8 m/s². Se joue en temps réel.