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La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences

La couronne de Hiéron est-elle en toc ?

À Syracuse dans l’antiquité, le roi Hiéron confie un lingot d’or à un artisan pour qu’il lui confectionne une couronne. Archimède est chargé de vérifier que tout l’or a bien été utilisé par l’artisan, mais sans abimer la couronne !
Archimède pèse la couronne et constate que sa masse est la même que celle du lingot fournie par le roi... Mais peut-être la couronne est-elle faite d’un lingot d’argent de même masse, et simplement recouverte d’une mince couche d’or ? Archimède résout ce problème en vérifiant si le volume de la couronne correspond lui aussi à celui du lingot d’or.
Doc. 1
La solution d’Archimède.

Objet d'étude

Pourquoi les bateaux flottent-ils ?

substancechêne (bois)aluminiumeau de merair
p (en kg/dm3)0,62,701,030,0012
Doc. 1
Masses volumiques de quelques corps.
Pour savoir si un bateau peut flotter ou non sur l’eau, il faut considérer la masse volumique moyenne de tout le bateau, qui prend en compte ce qu’il contient (air, cargaison, etc.). Ainsi, un bateau « vide » est en réalité rempli d’air. Plus on le charge, plus sa masse volumique moyenne augmente et plus il s’enfonce. Entièrement rempli d’un cargaison dont la masse volumique vaut ou dépasse celle de l’eau, il coule.
Doc. 3
Un bateau vide ne l’est pas vraiment !

La Physique au quotidien

Archimède pèse la couronne et constate que sa masse est la même que celle du lingot fournie par le roi... Mais peut-être la couronne est-elle faite d’un lingot d’argent de même masse, et simplement recouverte d’une mince couche d’or ? Archimède résout ce problème en vérifiant si le volume de la couronne correspond lui aussi à celui du lingot d’or.
Doc. 1
La solution d’Archimède.

Où va l'eau chaude, où va l'eau froide ?

▸ Étapes de la fabrication : 
  • Matériel :
    - 4 bocaux en verre identiques, ayant si possible un bord épais.
    - Du colorant (ou de l’encre).
    - Du carton fin ou du papier épais.
    - De l’eau chaude et de l’eau froide.
    - Un grand plateau à hauts rebords.
  • Colore l’eau froide d’une couleur (par exemple bleue) et si possible l’eau chaude d’une autre.
  • Remplis à ras bord deux bocaux d’eau froide et deux d’eau chaude.
  • Pose le papier cartonné sur un bocal d’eau froide, retourne-le en tenant le carton et dépose-le sur un bocal d’eau chaude. Retire le carton et observe.
  • Avec les deux autres bocaux, fais l’inverse : retourne celui d’eau chaude et dépose-le sur celui d’eau froide.
▸ Des questions à se poser :
  • 1
    . Le matériel.
  • 2
    . Préparation de la première expérience.
  • 3
    . La deuxième expérience, carton enlevé.
  • 11
    . Explication scientifique
DYS

Le matériel.

DYS

Exercice 8 : Où va l'eau chaude, où va l'eau froide ?

▸ Étapes de la fabrication : 

  • Matériel :
    - 4 bocaux en verre identiques, ayant si possible un bord épais.
    - Du colorant (ou de l’encre).
    - Du carton fin ou du papier épais.
    - De l’eau chaude et de l’eau froide.
    - Un grand plateau à hauts rebords.
  • Colore l’eau froide d’une couleur (par exemple bleue) et si possible l’eau chaude d’une autre.
  • Remplis à ras bord deux bocaux d’eau froide et deux d’eau chaude.
  • Pose le papier cartonné sur un bocal d’eau froide, retourne-le en tenant le carton et dépose-le sur un bocal d’eau chaude. Retire le carton et observe.
  • Avec les deux autres bocaux, fais l’inverse : retourne celui d’eau chaude et dépose-le sur celui d’eau froide.
▸ Des questions à se poser :

Question 1

DOCS 1, 2, 3, 11

Énoncé
L’eau chaude et l’eau froide se mélangent-elles lors des deux expériences ?

Question 2

DOCS 1, 2, 3, 11

Énoncé
Quelle eau reste au dessus/en dessous ? Laquelle est la plus dense ?

Question 3

DOCS 1, 2, 3, 11

Énoncé
La masse volumique de l’eau dépend-elle de la température ? Comment varie-t-elle ?
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