Salut Dalron,
Juste pour réagir à ton post, je dirai que le théorème d'Archimède s'applique aussi à un corps partiellement immergé, mais à ce moment là, il faut prendre comme volume de fluide déplacé, le volume qui est effectivement immergé afin d'appliquer la formule. Donc si un bateau flotte, c'est parce que son poids (le poids total, celui de la partie immergée + celui de la partie qui ne l'est pas) est compensé par le poids du volume d'eau déplacé (i.e. du volume du bateau sous la ligne de flottaison).
Ensuite il est vrai qu'il faudrait normalement faire intervenir d'autres forces afin de traiter de façon complète cette situation d'équilibre : les forces qui s'appliquent à la triple interface eau/air/coque du bateau (forces de tension superficielle), ainsi que la poussée d'Archimède
exercée par l'air sur la partie non immergée du bateau : l'air étant un fluide, il exerce aussi une poussée (applications pratiques : les aérostats).
Or, on ne tient pas compte de ces forces dans le calcul réel. Pourquoi ? Parce qu'elles sont négligeables devant les autres forces que sont le poids du bateau et la poussée d'Archimède due à l'eau. Tu vas me dire : mais alors, le calcul pratique n'est qu'une approximation de la réalité, puisqu'on néglige certaines choses qui ont de l'influence. Certes. Et c'est le but recherché : lorsqu'on traite un problème réel, les situations sont extrêmement complexes. Le but du physicien est donc de simplifier au maximum la situation, afin de créer un
modèle qui n'est pas la réalité, mais une approximation satisfaisante de celle-ci. Et pour ce faire, il va négliger tout ce qui est négligeable, en ne gardant que les paramètres les plus pertinents.
Il arrive, parfois, que ça foire : le modèle théorique donne des prédictions qui ne collent pas à l'expérience. Cela arrive lorsque le modèle est utilisé dans une situation où les hypothèses faites au départ ne sont plus remplies : par exemple, on imagine un ballon très grand et très léger : on ne pourra donc plus négliger la poussée d'Archimède de l'air. Il faut donc affiner le modèle, en tenant compte des paramètres supplémentaires. Mais ce faisant, on arrive à un modèle plus compliqué avec des équations plus lourdes.
Le but du jeu, pour les calculs pratiques en tout cas, n'est pas d'avoir THE modèle qui tiendrait compte de tous les paramètres expérimentaux, c'est-à-dire de la réalité dans sa totalité (ou en tout cas dans ce qui nous est expérimentalement accessible), mais d'avoir le meilleur compromis entre la simplicité des calculs et la précision des résultats. Même si les ordis sont de plus en plus rapides et puissants, à quoi ça sert d'utiliser un modèle qui va multiplier le temps de calcul par dix, si c'est pour avoir un gain à la huitième décimale ?
Et c'est pour cela, qu'à l'école, on apprend d'abord le théorème d'Archimède, car il est simple d'application, et que les mathématiques nécessaires ne sont pas d'un trop haut niveau. Pour les phénomènes de tension superficielle, ce n'est plus le cas. Les calculs sont plus compliqués, et on ne les sortira que lorsque la situation l'imposera (i.e. on ne peut plus négliger les effets de ces forces) : c'est par exemple, le cas lorsqu'on veut étudier le mouvement d'un bouchon en liège dans une bassine : le théorème d'Archimède seul peut juste expliquer que le bouchon ne coule pas, en aucun cas il ne pourra expliquer que le bouchon va se coller à un bord de la bassine. Par contre, si on met un paquebot dans un bassin, ce ne sont pas les forces de tension superficielle qui arriveront à déplacer le bateau jusqu'à un bord.
Lorsqu'on fait des calculs en Physique, ils sont nécessairement faux, car imprécis, les modèles ne tenant pas compte de la réalité dans sa globalité. Mais quelle importance
dans la pratique si le résultat donné par le modèle à une précision supérieure à celle du meilleur appareil de mesure ?
De tute façon, la quête d'un modèle ultime, qui tiendrait compte de toutes les influences, est une chimère inaccessible du fait de la complexité de ce qui en résulterait (attention, je ne parle pas de la quête de l'unification de la Physique, qui est une chose totalement différente) : par exemple, si on reprend le cas du bateau, il faut tenir compte de pleins d'autres forces dont on n'a même pas parlé : l'influence gravitationnelle de tous les corps du système solaire (planètes, astéroïdes, soleil, comètes, ...), mais aussi l'influence gravitationnelle de tous les objets se trouvant sur Terre, le champ magnétique terrestre, la pression de radiation due à la lumière solaire, etc... A la fin on se retrouve avec une équation de-la-mort-qui-tue-la-vie alors que le résultat numérique n'aura pas bougé d'un fifrelin, car ces influences, bien que réelles, ont des intensités catastrophiquement plus petites que les forces usuelles.
J'espère que ça répond un peu à tes interrogations, et que je n'ai pas été trop long (et trop ch**nt
).
Pour en revenir (rapidement, juré
) à ton trombone, tu remarqueras que lorsqu'il flotte, la surface de l'eau est courbée sous lui, comme s'il était placé sur un film plastique souple. Tu verrais la même chose au niveau des pattes d'un insecte marchand sur l'eau. Le trombone est alors totalement en dehors de l'eau : la poussée d'Archimède est nulle, et le poids est entièrement compensée par les forces de tension superficielle. C'est pour cela qu'il faut le poser avec d'infinies précautions sur l'eau. Si on va trop vite, on crève ce "film d'eau", et le trombone coule, car plus dense que l'eau.
@+
@+
35 ans.
