Fluids and Newton's Laws · Fluides et Lois de Newton
| English | Français |
|---|---|
| buoyant force/ˈbɔɪənt fɔːs/ | force de flottaison |
A steel ship floats, but a steel nail sinks
- Drop a steel nail in water and it sinks at once. Yet a ship made of thousands of tonnes of steel floats.
- The ship wins by pushing aside a huge volume of water — enough to hold its weight up.
- The upward push from a fluid is the buoyant force 浮力.
- It obeys a beautifully simple rule discovered by Archimedes.
Un navire en acier flotte, mais un clou en acier coule
- Jetez un clou en acier dans l'eau et il coule immédiatement. Pourtant un navire fait de milliers de tonnes d'acier flotte.
- Le navire gagne en déplaçant un énorme volume d'eau — assez pour soutenir son poids.
- La poussée ascendante d'un fluide est la force de flottaison 浮力。
- Elle obéit à une règle simple et belle découverte par Archimède.
Archimedes' principle
- The buoyant force equals the weight of the fluid displaced: $F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$.
- It comes from pressure being larger at the bottom of an object than the top.
- $V$ is the submerged volume, and $\rho_{\text{fluid}}$ the fluid's density.
- Push aside more fluid, or a denser fluid, and you get a bigger upward force.
Principe d'Archimède
- La force de flottaison est égale au poids du fluide déplacé : $F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$。
- Elle vient du fait que la pression est plus grande au bas d'un objet qu'en haut.
- $V$ est le volume immergé, et $\rho_{\text{fluid}}$ la densité du fluide.
- Déplacer plus de fluide, ou un fluide plus dense, génère une plus grande force ascendante.
*La force de flottaison est égale au poids du fluide déplacé : $F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$。
A block of volume $0.002\ \text{m}^3$ is submerged in water ($\rho = 1000\ \tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, $g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$). What is the buoyant force, in $\text{N}$? · Un bloc de volume $0.002\ \text{m}^3$ est immergé dans l'eau ($\rho = 1000\ \tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, $g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$). Quelle est la poussée d'Archimède, en $\text{N}$ ?
$F_b = \rho V g = 1000 \times 0.002 \times 10 = 20\ \text{N}$.
Archimedes' principle says the buoyant force equals: · Le principe d'Archimède dit que la poussée d'Archimède est égale à :
$F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$ — the weight of the fluid the object pushes aside. · $F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$ — le poids du fluide que l'objet repousse.
Float or sink? Compare the forces
- Compare the buoyant force (up) with the object's weight (down) — a Newton's-law balance.
- If buoyancy can equal the weight, the object floats; if not, it sinks.
- Equivalently, compare densities: less dense than the fluid ⇒ floats; denser ⇒ sinks.
- A ship floats because its overall (average) density, hull plus air, is low.
Flotte ou coule ? Comparer les forces
- Comparez la force de flottaison (vers le haut) avec le poids de l'objet (vers le bas) — un équilibre newtonien.
- Si la flottabilité peut égaler le poids, l'objet flotte ; sinon, il coule.
- De manière équivalente, comparez les densités : moins dense que le fluide ⇒ flotte ; plus dense ⇒ coule.
- Un navire flotte car sa densité globale (moyenne), coque plus air, est faible.
Will it float? · Vaut-il flotter ?
Compare an object's density with the fluid's and see how buoyancy decides float or sink. · Comparez la densité d'un objet avec celle du fluide et voyez comment la flottabilité décide de flotter ou couler.
An object floats in a fluid when the object is: · Un objet flotte dans un fluide lorsque l'objet est :
Less dense than the fluid ⇒ buoyancy can support its weight ⇒ it floats. · Moins dense que le fluide ⇒ la flottabilité peut supporter son poids ⇒ il flotte.
A steel ship floats because its overall average density (steel plus air) is less than water's. · Un navire en acier flotte parce que sa densité moyenne globale (acier plus air) est inférieure à celle de l'eau.
The hollow hull traps air, lowering the ship's average density below that of water. · La coque creuse piège l'air, abaissant la densité moyenne du navire en dessous de celle de l'eau.
Select all · tout things that increase the buoyant force on a fully submerged object. · Sélectionnez toutes les choses qui augmentent la force de poussée sur un objet entièrement immergé.
$F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$ grows with volume, fluid density and $g$. Colour is irrelevant. · $F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$ augmente avec le volume, la densité du fluide et $g$. La couleur est sans importance.
Why it feels lighter underwater
- Lift a rock underwater and it feels lighter — the buoyant force helps you.
- Its apparent weight is the real weight minus the buoyant force.
- Fully submerged, a denser-than-water object still sinks, but with reduced apparent weight.
- Buoyancy is just Newton's laws applied to the pressure of the surrounding fluid.
Pourquoi on se sent plus léger sous l'eau
- Soulevez une pierre sous l'eau et elle paraît plus légère — la flottaison vous aide.
- Son poids apparent est le vrai poids moins la force de flottaison.
- Complètement immergé, un objet plus dense que l'eau coule quand même, mais avec un poids apparent réduit.
- La flottaison n'est que l'application des lois de Newton à la pression du fluide environnant.
The apparent weight of a submerged object is its real weight minus the ____ force. · Le poids apparent d'un objet immergé est son vrai poids moins la force de ____.
Apparent weight $=$ real weight $-$ buoyant force, so things feel lighter underwater. · Le poids apparent $=$ le vrai poids $-$ la force de poussée, donc les choses semblent plus légères sous l'eau.
Buoyancy depends on the volume of fluid displaced and the fluid's density — not on the object's own density or weight directly. Floating vs sinking is decided by comparing the buoyant force to the weight (or the object's density to the fluid's).
La flottaison dépend du volume de fluide déplacé et de la densité du fluide — non directement de la propre densité ou du poids de l'objet. Flotter ou couler est décidé en comparant la force de flottaison au poids (ou la densité de l'objet à celle du fluide）。
A block of volume $0.002\ \text{m}^3$ is fully submerged in water ($\rho = 1000\ \tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, $g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$).
- $F_b = \rho V g = 1000 \times 0.002 \times 10 = 20\ \text{N}$.
If the block weighs more than $20\ \text{N}$ it sinks; less, and it rises and floats.
Un bloc de volume $0.002\ \text{m}^3$ est entièrement immergé dans l'eau ($\rho = 1000\ \tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, $g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$).
- $F_b = \rho V g = 1000 \times 0.002 \times 10 = 20\ \text{N}$.
Si le bloc pèse plus que $20\ \text{N}$ il coule ; moins, il remonte et flotte.
The buoyant force equals the weight of the fluid displaced: $F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$ (Archimedes' principle). An object floats if this can balance its weight — equivalently, if it is less dense than the fluid — and sinks if not. Underwater objects have a reduced apparent weight.
La force de flottaison est égale au poids du fluide déplacé : $F_b = \rho_{\text{fluid}} V g$ (principe d'Archimède). Un objet flotte si cela peut équilibrer son poids — équivalentement, s'il est moins dense que le fluide — et coule sinon. Les objets immergés ont un poids apparent réduit.