L'important, c'est sa masse volumique : le poids de l'objet divisé par son volume. La masse volumique de l'eau est d'exactement un kilogramme par litre ! La masse volumique, c'est ce qui permet de flotter ou de couler.
Cette force est appelée "poussée d'Archimède". On parle ainsi aujourd'hui du principe d'Archimède pour expliquer la flottaison des bateaux. Si l'équilibre entre le poids de l'objet et la poussée d'Archimède est atteint avant que l'objet soit entièrement sous l'eau : l'objet flotte.
Pour rappel, 1 est la densité de l'eau pure on peut ainsi comprendre que la densitré de l'acier est presque huit fois plus importante que celle de l'eau. Archimède nous dit que: ''tout corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale, de bas en haut, équivalente à la masse du fluide déplacé''.
Noura : C'est qu'en réalité, l'eau exerce une poussée du bas vers le haut, qui est égale au poids du liquide déplacé. Cette force, c'est la poussée d'Archimède et c'est elle qui fait flotter le bateau !
L'air qui se trouve à l'intérieur d'un navire est beaucoup moins dense que l'eau. C'est ce qui lui permet de flotter! La densité moyenne du volume total du navire et de tout ce qui se trouve à l'intérieur (y compris l'air) doit être inférieure à celle du même volume d'eau.
Cette loi de comportement des liquides est d'ailleurs identique à celle des objets solides pleins sur l'eau. Parmi ces objets, ceux constitués de matière de densité supérieure à 1, coulent (le verre, le fer...), les autres flottent (la glace, le bois – pas trop exotique –, la bougie).
Pour expliquer cela plus simplement, si on plonge un objet dans l'eau, elle a tendance à le faire remonter vers la surface. Si cet objet est dense (lourd par rapport à sa taille) alors il coule car il est trop lourd pour que la poussée d'Archimède lui permette de flotter.
Cette position varie donc en fonction des mouvements du navire. Si maintenant le navire s'incline sous la force du vent, le poids qui s'exerce d'un côté et la poussée d'Archimède qui s'exerce de l'autre vont créer une force de rappel qui va s'opposer au vent et stabiliser le bateau dans une position d'équilibre.
- il coule si sa masse volumique globale est plus grande que celle de l'eau (1kg par litre). - il flotte si sa masse volumique globale est plus faible que celle de l'eau.
Les bateaux flottent parce qu'il existe une force dirigée de bas en haut appelée "poussée d'Archimède" ou "poussée verticale", et qui agit sur les objets qui se trouvent dans un fluide, comme de l'eau par exemple. Cette force fait flotter l'objet.
Le bois et le plastique flottent. Le carton peut flotter mais il s'abîme dans l'eau. Le métal coule. Mais si l'on met une boîte en métal dans l'eau, on se rend compte qu'elle flotte.
Le métal est doté d'une masse volumique de 0,92 gramme par centimètre cube, alors que celle de l'eau s'élève à 1 gramme par centimètre cube, ce qui le rend donc plus léger que l'eau ! Alors, si un bateau était construit avec ce matériau, le navire ne devrait pas couler, même s'il venait à être endommagé.
Forces impliquées dans la flottabilité : l'objet flotte parce que la portance (dirigée vers le haut) équilibre le poids (dirigé vers le bas).
Quand la poussée est supérieure ou égale au poids de l'objet, il flotte. Si la poussée d'Archimède est inférieure au poids de l'objet, il coule. A poids égal, plus la surface de contact de l'objet avec l'eau est importante, mieux celui-ci flotte.
L'eau va pousser sur un objet (elle « résiste » à cet objet, c'est pourquoi il est plus difficile de marcher dans l'eau que dans l'air) et l'empêche de s'enfoncer : c'est la poussée d'Archimède. En s'enfonçant, l'objet déplace une certaine quantité d'eau (puisqu'il prend sa place).
Le corps humain est fait de graisse (ça flotte, comme l'huile), de muscle/os/organes (ça coule, parce que plus dense que l'eau) mais aussi d'air, dans les poumons (ça flotte). Le centre de la poussée d'Archimède n'est pas forcément au même endroit que le centre de gravité.
Conclusion : Il y a des matières qui flottent (par exemple le bois, le liège, le polystyrène compact,…) et des matières qui coulent (par exemple les métaux, la pâte à modeler, le verre,…)
Vous l'avez sûrement remarqué à la piscine ou à la mer : certaines personnes flottent mieux que d'autres. Pourquoi ? Parce que notre morphologie détermine la densité de notre corps, c'est-à-dire sa masse par rapport à son volume, et donc l'efficacité de la poussée d'Archimède.
Le "systéme giratoire" d'un bateau à moteur s'appelle HELICE (une ou plusieurs). Pour ralentir le bateau peut faire tourner les hélices en sens contraire. Au lieu de pousser le bateau les hélices le "tire" en arriére.
Comment les bateaux avance face au vent ? En ralentissant le débit, une surpression est créée qui gonfle la voile. Ces différences de pression entre les deux côtés de la voile créent une force de poussée (flèche verte) qui tire le voilier vers l'avant. Le voilier avance !
Distance verticale entre la ligne de flottaison d'un navire et le bas de la quille.
Principe de flottaison
Si P<F alors le corps immergé monte en surface, le volume V d'eau diminue, l'intensité du poids devient alors égale à celle de la poussée, on dit que le corps flotte. Si P>F alors le corps immergé descend au fond du récipient : On dit qu'il coule.
Le bois flotte, tout comme le plastique alors que le métal, le béton et le fer coulent. Quand un bateau jette l'ancre, elle coule, et heureusement ! Mais l'élément déterminant, c'est la masse volumique, appelée également densité volumique de masse.
La densité d'un fruit devrait donc être plus grande que celle de l'eau et les fruits devraient couler. Cependant, il existe de l'air entre les cellules d'un organe (au niveau des méats) et selon la proportion de gaz, un fruit peut donc couler ou flotter.