Poussée d'Archimède
Intitulé : "tout corps plongé dans un fluide est soumis à une force dirigée vers le haut et dont l'intensité est égale au poids du fluide déplacé".
En voici une explication : imaginons un corps plongé dans un fluide (par exemple dans de l'eau) :
L'eau exerce sur lui des forces de pression (flèches vertes). La somme des ces forces donne une force globale qui n'est autre que la poussée d'Archimède. Comment la quantifier et pourquoi serait-elle dirigée vers le haut ?
On peut déjà répondre qualitativement à la 2ème question : la réponse repose sur 2 constats :
La somme des poussées situées en bas de l'objet sera donc plus importante et dirigée plutôt vers le haut que celle des poussées situées en haut de l'objet dirigées plutôt vers le bas. Les poussées situées sur les côtés, d'intensité similaire (puisque situées à des profondeurs similaires) et de sens opposés, vont globalement s'annuler.
La résultante est donc bien une force plutôt dirigée vers le haut.
Concernant la première question, il suffit de remplacer l'objet par son volume équivalent d'eau (pointillés).
On peut alors considérer le système à l'équilibre : l'objet "eau" est immobile, donc la somme des forces qui s'exercent dessus est nulle. Or, il n'est soumis qu'à 2 forces : la poussée d'Archimède A (somme des forces de pression, qui n'ont aucune raison d'avoir changé par rapport au cas de l'objet réel, en vert gras ci-dessous) et son poids P (en orange gras). Comme la somme des forces est nulle, on a donc en vecteurs P+A = 0 donc A = -P. Et P est bien le poids de l'eau déplacée. Ceci n'est donc rien d'autre que l'intitulé de la poussée d'Archimède.
On a pour le coup répondu précisément à la 2ème question...