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La poussée d'Archimède appliquée au sous-marin

Fiche de manipulation Professeur
Physique  Dynamique des fluides. SL5
Expérience La poussée d'Archimède


Matériel Réactifs
- Une maquette sous-marin
- Une grande éprouvette graduée

-eau + Fluorescéine

Précautions

Aucune

Manipulation : Voir vidéo.

 

Explication :

Les ballasts d'un sous-marin sont des réservoirs, à l'extérieur (ou à l'intérieur sur d'anciens sous-marins) de la coque résistante (dite coque épaisse), qui contiennent de l'air ou de l'eau. Leur ouverture supérieure est fermée par des trappes actionnables à distances appelées « purges », leur ouverture inférieure n'a pas d'obturateur.

En surface, les purges sont fermées et les ballasts sont pleins d'air (comme un verre vide retourné dans l'eau).

Pour plonger, le sous-marin ouvre ses purges, les ballasts se remplissent entièrement d'eau et diminuent ainsi sa flottabilité; la poussée d'Archimède reste la même mais le poids du sous-marin augmente, et le sous-marin plonge. Une fois en plongée, les ballasts étant pleins d'eau, les purges sont refermées pour une raison de sécurité. Le sous-marin équilibre son poids avec la poussée d'Archimède à l'aide de caisses de réglage sous pression, appelées régleurs, qu'il remplit plus ou moins d'eau ou d'air comprimé. De même il règle son assiette par l'intermédiaire de caisses d'assiette, afin de la maintenir nulle. On dit qu'il effectue sa pesée. Ainsi, un sous-marin en plongée est, comme un aérostat dans l'air, en position d'équilibre (quoique instable) dans l'eau (principe du ludion); sa flottabilité est nulle et il se déplace sur le plan vertical en agissant sur ses barres de plongée et sa propulsion.

Pour faire surface, le sous-marin injecte de l'air comprimé dans les ballast (les purges étant fermées) pour les vider partiellement de leur eau et retrouver une flottabilité positive. On dit qu'il "chasse aux ballasts".


S'il venait à devoir faire surface rapidement, le sous-marin va alors vider complètement les ballasts progressivement mais de plus en plus vite. On dit qu'il "chasse partout".


Enfin, en cas de remontée d'urgence, le sous-marin dispose de dispositifs permettant de vider quasi-instantanément ses ballasts. On dit qu'il "chasse partout - chasse rapide"

 Wikipédia)

 
 

File:Schema sous-marin2.jpg 
(Wikipédia)
 
Observation :
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