Exercice 8 - 4 Forces

Exercice 8-4 : Un bus d'école avec air conditionné s'approche d'un passage à niveau. L'un des enfants a attaché un ballon rempli à l'hydrogène à un siège. Vous observez que la ficelle du ballon fait un angle de 30° avec la verticale dans la direction du mouvement. Est ce que le conducteur accélère ou décélère, et de quelle quantité ? (Est ce qu'un policier de la route recommanderait le conducteur pour sa compétence ?)

L'hydrogène (ainsi que l'hélium) est plus léger que l'air. Par un principe équivalent à la poussée d'Archimède, si le milieu (l'air) dans lequel le ballon se trouve subit une accélération (une pseudo-gravité), alors le ballon subit une poussée dans l'autre sens.

La masse relative du ballon est négative (= M_gaz - M_air) donc son 'poids' relatif est dirigé vers le haut. La tension de la ficelle compense ce poids et l'accélération subie. Le principe fondamental de la dynamique permet ensuite de déduire la valeur de l'accélération.

Si le ballon penche vers l'avant, c'est que le bus accélère, ce qui n'est pas convenable à l'approche d'un passage à niveau.