EXPERIENCE AVEC LE LUDION

On remplit partiellement le tube en verre jaune (ampoule de pharmacie) de façon à obtenir sa flottabilité en recherchant une situation limite entre le coulage et la flottaison.
On place le tube ainsi préparé dans un récipient de forme cylindrique contenant de l'eau et de l'air. Il est formé avec un bouchon troué relié à une poire contenant de l'air. En appuyant sur la poire en observe que le ludion descend.

Interprétation : Le système est le verre du ludion et l'air qu'il contient.
         • La poussée d'Archimède est due au volume d'eau Vt déplacé par le verre du tube et au volume d'eau Vb déplacé par la bulle d'air.
         • La poussée d'Archimède est égale au poids du volume d'eau déplacé, d'où :  p = reau g( Vt + Vb )

         • P est le poids du tube en verre, le poids de la bulle d'air est négligeable.

Trois cas peuvent se présenter durant l'expérience :

            1) Si p> P : le ludion reste en haut :

En pressant sur la poire, la pression de l'air augmente et provoque une rentrée d'eau dans le ludion car l'air est compressible et l'eau non. ; de ce fait, le volume de la bulle d'air diminue et devient V'b ( V'b< Vb ) alors la poussée d'Archimède est :

P' = reau g( Vt +V'b )

            2) Si p = P : le ludion est en équilibre instable

            3) Si le tube a été judicieusement prépare on a p' < P :

En cessant d'appuyer sur la poire, le volume de la bulle d'air redevient le même qu'au départ et le ludion remonte, c'est donc une sorte de "sous-marin d'intérieur".