DÉMONSTRATION EXPÉRIMENTAL

cale, dirigée de bas en haut, égale au poids du liquide déplacé et appliquée au centre de gravité de la masse liquide.

Celle proposition constitue le cc'lèbre principe d’Archimôde. On l’énonce souvent en disant que tout corps plongé dans uii liquide perd de son poids un poids égal à celui du liquide dont il tient la place. Bien que moins correct peut-être, cet énoncé est au fond identique avec le précédent, car si l’on vient <i peser un corps plongé dans un liquide, le poids sera évidemment diminué d’une quantité égale à la poussée.

74. Démonstration expérimentale du principe d’Archimède. — On e.xécute ordinairement dans les cours de physique l’expérience suivante, qui donne une démonstration expérimentale du principe d'Archimùde :

On suspend h l’un des plateaux d’une balance hydrostatique un

Fig. 60. — Di^monstration cxp«'rimciitale du principe d'Archimède.

cylindre creux en cuivre et au-dessous un cylindre plein d’un volume extérieur égal au volume intérieur du cylindre creux; on fait équilibre par une lare convenable mise dans l’autre plateau. Cela

PRINCIPE DARCHIMÈDE.

fait, on dispose au-dessous des cylindres un vase contenant de l’eau dans lequel on fait plonger le cylindre inférieur. L’équilibre est imniédiateinenl rompu et la poussée fait incliner le fléaq du côté du plateau où se trouve la tare. Si alors on verse de l’eau dans le cylindre creux, l’éiiiiilibrc se rétablit graduellement, et si le vase a été placé à la hauteur convenable, on voit que le fléau redevient horizontal lorsque d’une part le cylindre creux est plein d’eau, et que de l’autre le cylindre plein plonge exactement dans le liiiuide. La poussée qu’éprouve ce dernier est donc égale an poids de l’eau que l’on a ajoutée, c’est-à-dire au poids du liquide qu’il déplace.

75. Corps plongé dans un liquide. — 11 résulte du principe d’Archimède que, quand un corps est plongé dans un liquide, il est soumis à deux forces : l’une, égale à son poids, appliquée à son centre de gravité et qui tend à le faire descendre; l’autre, égale au poids du liiiuide d(‘placé, appliquée au centre de pression et qui tend à le foire monter. 11 peut dès lors se présenter trois c;is dilTérents :

1“ Le poids du corps est plus grand que le poids du liquide déplacé, en d’autres termes la densité moyenne du corps est plus grande que celle du liquide; dans ce cas, le cor])s descend dans l’intérieur du liquide, comme le fait, par exemple, un morceau de plomb que l’on abandonne dans l’eau.

2" Le poids du corps est moindre <iue celui du liquide déplacé ; dans ce cas, il s’élève, sort en partie du liquide lui-même, justju’à ce que le poids du liquide déplacé soit égal au sien. C’est ce qui arrive, par exemple, si on plonge un morceau de liège dans l’eau et qu’on l’abandonue à lui-même.

3“ Le poids du corps est égal au poids du lifjuide déplacé; dans ce cas, les deux forces contraires étant égales, le corps se place dans une position convenable (77) et se maintient en é(]uilibre.

Ces trois cas se réalisent dans les expériences suivantes (lig. 67) :

1“ On place un œuf dans une éprouvette contenant de l’eau ; il descend au fond du vase, sa densité moyenne étant un peu supérieure à celle du liquide.

2° Au lieu d’eau ordinaire, on se sert d’eau salée; l’œuf vient flotter à la surface du liquide, qui est un peu plus dense que lui.

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LDDION.

3" On verse avec précaution l’eau ordinaire sur l’eau salée, il se fait un mélange des deux liquides dans les parties qui sont en contact; et si on met l’œuf dans la partie supérieure, on le voit des-

Fig. 67. — Œuf plotigi' dans l’eau et l'eau sali'c.

cendre et, après ([uelques mouvements d’oscillation, .se fixer dans une couche où il déplace un volume de liquide dont le poids est égal au sien. Il est à remarquer que l’œuf présente dans ces (Xinditions un équilibre stable ; car .s’il s’élève, la pous.sée devenant moindre, sou poids tend à le faire redescendre; si au contraire il s’abaisse, la poussée aiigmenle et tend à le faire remonter.

76. Ludion. — L’expérience du ludion, qui se trouve décrite dans les anciens traités de physique, nous montre également les dilTérents cas «jui peuvent se présenter dans l’immersion d'un corps. Le ludion (fig. 68) est formé d’une boule creuse au bas de laquelle se trouve une petite ouverture 0; une figurine en émail est fixée à la boule et le tout flotte sur l’eau que renferme une é[)rouvctte, dont l’ouverture est fermée par une membrane ou une lame de caoutchouc. Si l’on appuie la main sur la membrane, on comprime l’air, et la pression, se transmettant dans les diverses couches, détermine la compression de l’air contenu dans la boule et par suite l’entrée d’une portion de liquide par l’ouverture 0 ; le système devient plus lourd, et par suite de cet accroissement de poids il se produit un mouvement descendant du ludion. Lorsf|ii’on cesse d’appuyer sur la membrane, la pression redevient ce

P lu N C 1 1* K D ■ A R C H I M (• D H.

qu'ciic était, de l'eau sort de la boule cl le ludion remonte. Il faut remarquer toutefois qu'à mesure que le ludion descend, l'eau

continue à pénétrer dans la boule par suite de l'accroissement de pression, de sorte que si la profondeur de l’appareil dépassait une certaine limite, le système ne pourrait plus remonter.

Si l'on imagine qu'à un certain moment le poids du ludion devienne égal cxactementau poids du liquide déplacé, il yaurait équilibre; mais, contrairement à ce (|ui a lieu dans l’expérience citée (73), cet équilibre serait évidemment instnble, car un petit mouvement dans un sens quelconque produirait une force dont le résultat serait la continuation du mouvement lui-méme.

77. Position relative du centre de gravité et du centre de pression. — Pour qu'un corps flottant dans l'intérieur ou à la surface d'un liquide soit en équilibre, il faut évidemment que son poids soit égal au poids du liquide déplacé. Celte condition, qui est absolument nécessaire, n’est toutefois pas suffisante : il faut encore que l’action de la poussée soit directement contraire à celle du poids, c’est-à-dire que le centre de gravité et le centre de pression soient sur une même verticale ; car s’il n’en était pas ainsi, les deux forces contraires formeraient un couple dont l'effet serait évidemment de faire tourner le corps.

Quand il s’agit d’un corps complètement immergé, il faut en

Fig. 08. — Ludion.