▷ Qu'est-ce que la force de poussée ? (formule et exemple)

Cet article explique en quoi consiste la force de poussée. Vous découvrirez donc comment calculer la force de flottabilité, un exercice résolu de ce type de forces et sa relation avec la flottabilité, une notion importante de la mécanique des fluides.

Qu’est-ce que la force de poussée ?

La force de flottabilité est une force verticale ascendante qu’exerce un fluide lorsqu’un corps y est immergé. Plus précisément, la force de flottabilité est égale au poids du volume déplacé par le corps immergé.

La force de poussée est donc basée sur le principe d'Archimède. C'est pourquoi la force de flottabilité est parfois appelée force de flottabilité ou force de flottabilité d'Archimède.

La force de poussée est produite par la pression exercée par un fluide sur les faces de tout corps immergé. Puisque la pression est directement proportionnelle à la profondeur, la partie la plus profonde du corps reçoit une pression plus importante que la partie supérieure et, par conséquent, le fluide exerce une force ascendante sur le corps.

Formule de force de poussée

La force de poussée est égale au poids du volume de liquide déplacé par le corps immergé (partiellement ou totalement) dans le fluide. Par conséquent, la force de poussée est calculée en multipliant la densité du fluide par la gravité par le volume de fluide déplacé.

Ainsi, la formule de la force de poussée est la suivante :

$E=\rho_f \cdot g\cdot V$

Où:

$E$ est la force de poussée, exprimée en newtons.
$\rho_f$ est la densité du fluide, exprimée en kg/m ³ .
$g$ est la valeur de l'accélération de la gravité.
$V$ est le volume déplacé par le corps immergé.

Si vous remarquez, le produit de la densité du fluide et de la gravité est équivalent au poids spécifique du fluide. Ainsi, la force de poussée peut également être déterminée par l’expression suivante :

$E=P_e\cdot V$

Dans des conditions normales, la force de poussée est verticale vers le haut et son point d'application est le centre de gravité du corps immergé.

Exemple de calcul de la force de poussée

Une fois que nous avons vu la définition de la force de poussée et quelle est sa formule, cette section montre un exemple de la façon dont ce type de force est calculé.

Un cube dont le bord mesure 50 cm est introduit dans un récipient rempli d'eau (ρ=1000 kg/m ³ ). Si le cube est complètement immergé dans le récipient, quelle est la valeur de la poussée d’Archimède appliquée par le liquide sur le cube ? Données : g=9,81 m/ ^s2 .

Si tout le corps du cube est immergé dans l’eau, cela signifie que le volume de fluide déplacé sera équivalent au volume du cube. On calcule donc d'abord le volume du cube :

$V=0,5\cdot 0,5\cdot 0,5 = 0,125 \ m^3$

Nous utilisons donc la formule de la force de poussée pour trouver sa valeur :

$E=\rho_f \cdot g\cdot V$

Et enfin, nous substituons les données dans la formule et calculons la force de poussée :

$E=1000 \cdot 9,81\cdot 0,125=1226,25 \ N$

flottabilité et force de poussée

Dans cette dernière section, nous verrons la relation entre la force de poussée et la flottabilité, car ce sont deux concepts étroitement liés en physique.

La flottabilité est la capacité d'un corps à rester en équilibre au sein d'un fluide. Ainsi, pour qu’un objet flotte dans un fluide, la force de poussée exercée par le fluide sur le corps doit être égale à la force du poids du corps. Sinon, le corps montera ou descendra selon les cas.

Flottabilité positive : le corps a tendance à s'élever au sein du fluide, donc la force de flottabilité est supérieure à la force du poids du corps.

$E>P$

Flottabilité négative : le corps a tendance à descendre dans le fluide, c'est-à-dire que le corps s'enfonce. Cela signifie que la force de poussée est inférieure à la force du poids.

$E<li style="margin-bottom:15px"> <span style="color:#101010;font-weight: normal;"><strong>Flottabilité neutre</strong> : le corps est en équilibre au sein du fluide, ou autrement dit, le corps reste suspendu au sein du fluide. Dans ce cas, la force de poussée appliquée par le fluide sur le corps est équivalente à son poids.</span></li> [latex]E=P$

Force de poussée