La gravité :
léger dans la piscine !

On se sent très léger dans une piscine : est-ce dû à une réduction de la masse, du poids, ou à autre chose ?

La masse : comme déjà indiqué, la masse est une mesure de la quantité de matière. Une fois immergé, on ne perd pas une jambe, un pied ou un rein : la quantité de matière est bien toujours la même. La masse n'a donc pas changé.

La poids : le poids est la force avec laquelle la masse est attirée par la Terre. En l'occurrence, la masse n'a pas changé et le champ de gravitation terrestre non plus. P = m ´ g n'a donc pas changé non plus : le corps est toujours attiré vers la Terre avec la même force.

Alors ?

Alors il y a la poussée d'Archimède ! Eureka ! Elle indique qu'un 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. Dit autrement : supposons que je pèse (ou plutôt je "masse") 90kg (je pèse donc 90 kg ´ 9,81 m/s² = 883 N). Avec de l'eau jusqu'au torse, le volume immergé de mon corps représente mettons 70 litres. L'eau exerce sur moi une force de 60 litres ´ 1 kg/litre ´ 9,81 m/s² = 588 N. Je n'ai donc à soutenir que 883 - 588 = 295 N (qui me donnent l'impression de n'avoir une masse que de 295 N / 9,81 m/s² = 30 kg).

Pièges :

• Dans l'air aussi il y a la poussée d'Archimède ! En effet, l'air présente une densité d'environ 1,2 g/litre. Mettons que mon volume soit de 90 litres, elle exerce sur moi une force de 90 litres ´ 0,0012 kg/litre ´ 9,81 m/s² = 1,06 N, à comparer aux 883 N de mon poids, soit 0,1%.

• On a vu que dans l'eau, la masse ne change pas. Pourtant, si je mesure ma masse dans l'eau avec une balance romaine, je trouverai une masse plus faible ! C'est à n'y rien comprendre !!! Alors ?

C'est encore à cause de la poussée d'Archimède. Mon corps, très volumineux par rapport au contrepoids en fonte (heureusement tout est relatif !), est soumis à une poussée d'Archimède plus importante que lui. Cela va donc modifier l'équilibre de la balance : le contrepoids de fonte, de petite taille, sera peu affecté par la poussée d'Archimède, alors que mon corps le sera de manière importante.

• De la même manière, il se dit que les fusées sont tirées depuis des bases de lancement proches de l'équateur car leur poids serait moindre qu'aux pôles du fait de la force centrifuge due à la rotation de la Terre. S'il est vrai que la force centrifuge aide au lancement des fusées en les attirant vers l'espace, et ce d'autant plus à l'équateur qu'aux pôles, elle ne modifie pas leur poids : il s'agit d'une force supplémentaire qui s'ajoute, ou plutôt se retire, du poids comme la poussée d'Archimède dans la piscine (encore qu'il ne s'agisse pas vraiment d'une force au sens "interaction", mais d'un effet). Comme la poussée d'Archimède, elle ne modifie que ce que l'on pourrait appeler le poids apparent.

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