Comprendre la tension sous l'eau
Lorsqu'un objet est immergé dans l'eau et maintenu par un câble ou une corde, il subit trois forces principales : son poids, dirigé vers le bas, la poussée d'Archimède, dirigée vers le haut, et la tension exercée par le lien qui le retient. Pour déterminer cette tension, il suffit de suivre trois étapes logiques.
Les étapes du calcul
1. Déterminer la poussée d'Archimède
La poussée d'Archimède correspond au poids du volume d'eau déplacé par l'objet :
Poussée d'Archimède = ρeau × Vimmergé × g
où ρ représente la masse volumique de l'eau (environ 1000 kg/m³), V le volume immergé et g l'accélération de la pesanteur (9,81 m/s²).
2. Calculer le poids apparent de l'objet dans l'eau
Le poids apparent, ou « poids dans l'eau », s'obtient en retranchant la poussée du poids réel mesuré dans l'air :
Poids apparent = Poids réel − Poussée d'Archimède
3. En déduire la tension
Pour un objet en équilibre suspendu dans l'eau, la tension du câble compense exactement le poids apparent :
Tension = Poids réel − Poussée d'Archimède
Exemple concret
Un objet pesant 100 N dans l'air est immergé dans l'eau. La poussée d'Archimède qui s'exerce sur lui est de 50 N. Quelle est la tension ?
Solution :
- Poussée d'Archimède : 50 N (donnée de l'énoncé).
- Poids apparent : 100 N − 50 N = 50 N.
- Tension : 100 N − 50 N = 50 N.
Interprétation du résultat
La tension de 50 N est dirigée vers le haut : elle équilibre le poids apparent de l'objet immergé. Autrement dit, grâce à la poussée de l'eau, le câble ne supporte que la moitié du poids réel de l'objet. Plus le volume immergé est grand (donc plus la poussée est importante), plus la tension diminue — c'est ce principe qui explique pourquoi les objets semblent plus légers sous l'eau.
Source : https://jardin.98905.com/home-repair-maintenance/flood-damage/1007134630.html