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ENONCE 3 (5,25 points) L'okoumé est un bois que l'on retrouve en abondance dans la forêt gabonaise. Un ingénieur forestier désire connaître la densité de ce bois par rapport à l'eau puis vérifier ses conditions de flottaison dans l'eau et dans l'alcool. Données: Intensité de la pesanteur : g=10 N/kg; Masse volumique de l'eau : a = 1,0 g /cm³ Masse volumique du bois d'okoumé a = 0,90 g/cm³. I. II. III. Le forestier s'intéresse à un morceau de bois d'okoumé de masse m = 315 g et de volume v = 350 cm³. 1.1. 1.2. 1.3. Définir la densité d'un corps homogène par rapport à l'eau: Exprimer la densité d, du bois d'okoumé en fonction de sa masse (m), de son volume (v) et de la masse volumique de l'eau (a.). Montrer que la densité du bois d'okoumé par rapport à l'eau est d, = 0,90. L'ingénieur maintient le morceau de bois de masse m = 315 g dans une éprouvette remplie d'eau de masse volumique a, = 1,0 g/cm³ puis il le lâche. 2.1. Citer les conditions de flottaison d'un corps homogène dans un liquide. 2.2. Donner, en justifiant, le comportement du morceau de bois après avoir été lâché dans l'eau. 2.3. Déterminer l'intensité F de la force exercée par l'eau sur le morceau de bois au moment où il s'immobilise à la surface de l'eau, Le forestier maintient cette fois-ci le même morceau de bois de volume v = 350 cm³ au fond d'une éprouvette remplie d'alcool de masse volumique aa = 0,80 g/cm³ puis le lâche. 3.1. Donner la formule de la poussée d'Archimède en fonction du volume du liquide déplacé, la masse volumique du liquide et de l'intensité de la pesanteur 3.2. Donner, en justifiant, le comportement du morceau de bois après avoir été lâché dans l'alcool. 3.3. Calculer l'intensité F' de la poussée d'Archimède exercée par l'alcool sur le bois.​

Répondre :

II.
2.1. Les conditions de flottaison d'un corps homogène dans un liquide sont les suivantes :
- Si la densité du corps est inférieure à celle du liquide, le corps flotte.
- Si la densité du corps est égale à celle du liquide, le corps reste en suspension à n'importe quelle profondeur.
- Si la densité du corps est supérieure à celle du liquide, le corps coule.

2.2. Après avoir été lâché dans l'eau, le morceau de bois d'okoumé flottera à la surface de l'eau car sa densité (0,90) est inférieure à celle de l'eau (1,0 g/cm³).

2.3. Pour déterminer l'intensité F de la force exercée par l'eau sur le morceau de bois au moment où il s'immobilise à la surface de l'eau, nous utilisons la formule de la poussée d'Archimède :
F = ρeau × g × V
où ρeau est la masse volumique de l'eau, g est l'intensité de la pesanteur, et V est le volume du liquide déplacé. Puisque le morceau de bois flotte, le volume du liquide déplacé est égal au volume du bois v. En remplaçant les valeurs, nous obtenons :
F = 1,0 × 10 × 350 = 3500 N

III.
3.1. La formule de la poussée d'Archimède est donnée par :
F' = ρalcool × g × V
où ρalcool est la masse volumique de l'alcool, g est l'intensité de la pesanteur, et V est le volume du liquide déplacé.

3.2. Après avoir été lâché dans l'alcool, le comportement du morceau de bois d'okoumé dépendra de la relation entre sa densité et celle de l'alcool. Si sa densité est inférieure à celle de l'alcool, il flottera ; sinon, il coulera.

3.3. Pour calculer l'intensité F' de la poussée d'Archimède exercée par l'alcool sur le bois, nous utilisons la même formule que précédemment, mais avec la masse volumique de l'alcool ρalcool.