Bac d’immersion

Comparer poussée et résistance

Choisissez liquide, forme, matériau, diamètre ou arête et hauteur de chute. Cette hauteur est l’espace initial entre le bas du corps et la surface ; toute la valeur de 2 à 80 cm est utilisée. Lâcher démarre, Pause et Pas de 0,1 s permettent l’inspection. Les réglages offrent des facteurs de temps 1×, 5×, 20×. Une modification des données annule le calcul précédent. Les vues masquées suspendent le temps sans rattrapage ; le mouvement réduit démarre en pause. Le contact au fond est supposé ne pas former un joint étanche ; la poussée hydrostatique idéale reste présente.

Volume et forces

Le bac carré mesure 42 × 42 cm, profondeur initiale 40 cm, aire A = 0,1764 m². Le niveau z résout A(z − 0,4) = Vsub(y,z), conservant le volume de liquide. La sphère utilise une calotte exacte ; cube, cylindre vertical et disque ont une section constante. Épaisseur du disque max(0,04D, 1 mm), hauteur du cylindre 1,5D. Le corps profilé a 0,7 fois le volume d’une sphère et une hauteur 1,1D ; son immersion est une approximation linéaire en hauteur.

Vers le haut : positif. Poids −mg, poussée ρgVsub, résistance −bv −qv|v| et réaction positive du fond. Au repos sur le fond, cette réaction équilibre poids moins poussée. En flottaison Vsub/Vcorps = ρcorps/ρliquide, avec hausse du niveau. À densités égales, la profondeur neutre n’est pas unique. g = 9,81 m/s². Les forces sont en N. Les flèches sont mises à l’échelle et limitées ; comparez les nombres. Le cercle pointillé d’un très petit corps sert de repère, pas de diamètre réel.

Modèle dynamique

Un corps vertical sans rotation. La résistance mélange b = f·3πμL (facteur 0,4 pour le corps profilé) et q = f·ρCdAproj/2, avec un terme d’air pour la partie sèche. Cd et propriétés des matériaux sont des valeurs pédagogiques fixes. L est le diamètre ou l’arête, 0,9D pour le corps profilé. La loi linéaire hors sphère et le volume immergé du profilé sont approximatifs. Re = ρ|v|L/μ est un diagnostic, pas une sélection automatique de loi.

Intégration implicite stable de la résistance, sous-pas adaptés à la poussée. Restitution du fond 0,1. Le repos flottant exige une vitesse inférieure à 0,0001 m/s et une position proche de l’équilibre : tolérance max(0,1 μm, hauteur × 0,00001). Aucun arrêt déclaré par simple durée écoulée. Masse ajoutée, vagues, éclaboussures, rotation, tension superficielle et effets non newtoniens sont exclus ; le niveau suit instantanément le volume. Modèle illustratif, pas CFD.

Références : Archimède et flottaison ; résistance et vitesse limite.

Réinitialiser rétablit toutes les valeurs par défaut. Seuls les textes saisis, les choix de matériau/forme/liquide et le facteur de lecture sont conservés ; jamais les positions, mouvements ou résultats. Après le premier départ, les modifications valides affichent immédiatement un nouvel état initial en pause. Reprendre lance son mouvement.