Archimède: mesure d'un volume par pesée
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4/11/26
Cette petite expérience vue sur TikTok pose une question qui fait réfléchir.
En outre, c'est une méthode précise pour mesurer facilement ( sans vase gradué) le volume d'un objet quelquonque par simple pesée.
La proportion d'or dans la célèbre couronne de Hiéron II , roi de Syracuse), a été mesurée par Archimède, mais ce fut en relevant une variation de volume et non de masse.
EXPERIENCE
On immerge un objet dans un verre d'eau posé sur une balance, sans toucher le fond.
La question est:
Quelle est la variation de masse ?
La balance est tarée à 0g
Le verre d'eau pèse 369 g.
Ce petit cylindre composé de 6 aimants, est pesé à 38 g.
Le cylindre repose sur le fond, donc sans surprise on mesure
369 + 38 = 407 g, à 1g près
Maintenant on suspend le cylindre dans le liquide, sans toucher le récipient.
Quel poids est maintenant affiché?
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La réponse se calcul par la poussée d'Archimède s'exerçant sur le cylindre dont le volume est de l'ordre de 4.6 cm3.
L'immersion fait croitre la hauteur d'eau
La masse d'eau à déplacer en hauteur est donc d'environ 4.6 g.
C'est cette force qui est prise compte par la balance et vient s'ajouter au poids du récipient et de l'eau.
Une autre façon de voir les choses, est que la tension sur le fil quand l'objet est hors de l'eau est de 38g.
L'objet immergé subit une poussée d'Archimède vers le haut égale au poids du volume d'eau déplacé.
Cette poussée vient diminuer la tension du fil.
C'est la réaction àcette poussée, orientée vers le bas, qui est mesurée par la balance.
On notera que la masse du
cylindre n'a aucune importance puisqu'il est suspendu de façon externe,
seul son volume est à considérer.
On mesure effectivement 373 - 369 = 4 g à 1 g près
Cette expérience permet de mesurer
le volume d'un objet avec une balance, ce qui est plus commode et plus
précis que d'évaluer une variation de hauteur d'eau
même avec un recipient gradué, qu'il faut déjà posséder!
