Un récipient contient des quantités égales d'eau (masse volumique ρ1 = 1 g /cm3) et d'huile (masse volumique ρ2 = 0,8 g /cm3). Dans ce récipient, on place un cylindre droit de section S, de hauteur H et dont la masse volumique ρ est comprise entre ρ2 et ρ1. On recherche sa position d'équilibre.
Utilisation du principe d'Archimède :
Soit X la hauteur du cylindre située dans l'eau. La hauteur située dans l'huile est donc égale à H − X.
Si le corps est en équilibre c'est que son poids est égal à la somme des poussées dues aux liquides.
ρ.S.H.g = ρ1S.X.g + ρ2S.(H − X).g
On tire : ρ = ρ2 + (ρ1 − ρ2).X / H
ou X = (ρ − ρ2).H / (ρ1 − ρ2).
Remarque
En faisant ρ2 = 0, on se ramène au cas d'un solide flottant dans un liquide.
On a alors ρ = ρ1.X / H.
Utilisation du principe de la statique des fluides :
La partie supérieure de l'objet est située à la distance Y de la surface de l'huile.
Si P0 est la pression atmosphérique, la pression sur cette surface est :
P1 = P0 + ρ2.g.Y (1). La pression au niveau de la face inférieure est P2 = P0 + ρ1.g.X + ρ2.g.(Y + H − X) (2).
Or P1.S + m.g = P2.S (3)
De ces trois relations, on tire X = (ρ − ρ2).H / (ρ1 − ρ2).
Utilisation :
Le bouton [Nouveau] permet de choisir de façon aléatoire une nouvelle valeur de la masse volumique du flotteur.
Le bouton [Réponse] permet d'afficher la valeur de de la masse volumique du flotteur.
La liste permet de choisir la valeur de la hauteur du flotteur.
La case à cocher permet d'étudier soit le cas de deux liquides non miscibles soit le cas d'un seul liquide.
Le curseur permet de repérer les valeurs de X et de Y sur la règle graduée.
Ce curseur actionne également une capsule manométrique qui indique la valeur de la surpression dans les liquides.
Déduire des relations (1) et (2) la valeur de ρ.