Pourquoi un bateau flotte sur l'eau et ne coule pas

Vous vous demandez certainement pourquoi un simple caillou plus petit que votre main coule à pic dans l'eau alors qu'un énorme paquebot peut flotter et se déplacer sur les mers du monde entier. Quel est donc le phénomène physique qui explique cela ? Pour comprendre pourquoi un bateau flotte et ne coule pas, il faut s'en remettre à la poussée d'Archimède.

Qu'est-ce que la poussée d'Archimède ?

Tout objet immergé dans l'eau reçoit de la part de ce fluide une force qui pousse l'objet vers le haut. L'intensité de cette force qui pousse vers le haut, est égale au poids d'eau déplacée. Cela signifie que lorsque vous immergez un objet, le fait de mettre cet objet dans l'eau entraîne un déplacement de celle-ci et cela crée une force qui pousse et maintient l'objet à la surface. Cette force est la poussée d'Archimède.

Pour qu'un objet flotte, il faut que cet objet ait un poids égal ou inférieur au poids de l'eau qu'il déplace. Mais au-delà du poids, il faut que la densité de l'objet soit égale ou inférieure à la densité de l'eau déplacée.

La densité est le rapport entre le poids et le volume d'un objet : poids /volume = densité. Si vous prenez par exemple un kilo de plomb, la densité sera beaucoup plus grande que la densité d'un kilo de plumes. A poids égal, le volume étant très différent, cela infère sur la densité.

Pour flotter, nous avons vu que la densité était un facteur déterminant. La densité de l'objet doit être inférieure à la densité de l'eau. Comment un bateau en fer peut-il avoir une densité inférieure à l'eau ?

Un bateau est surtout sa partie immergée, n'est pas seulement constitué de fer mais surtout d'air. La superficie du bateau est très grande, donc le volume est aussi très élevé. Si le volume est très grand, la densité sera donc moins forte puisque le poids sera répartie sur une grande surface.

Voilà, pourquoi les bateaux flottent sur l'eau et ne coulent pas. Les ingénieurs et constructeurs de bateaux font en sorte de respecter le principe de la poussée d'Archimède pour bénéficier de cette force qui pousse vers le haut.

Pour cela, il faut que la densité de l'objet soit inférieure à la densité de l'eau que déplace l'immersion de l'objet soit du bateau. Cela signifie que pour qu'un bateau flotte, sa densité doit être inférieure à la densité de l'eau qu'il déplace.

Que passe-il quand un bateau coule ?

Lorsque le bateau a une fissure dans sa coque ou bien un trou que se passe-t-il ? Nous avons vu que c'était grâce à l'air contenu dans la partie immergée du bateau que le bateau pouvait flotter. Cet air augmente le volume du bateau mais pas son poids.

Si l'eau pénètre les parties d'air, le poids du bateau augmente et donc sa densité également. Ainsi, la densité du bateau devient plus importante que la densité de l'eau déplacée et le bateau coule.

Qui était donc cet Archimède ? Archimède est un personnage qui a réellement existé, à la fois mathématicien, physicien, ingénieur et visionnaire, il est né à Syracuse vers 290 avant JC. Nous ne sommes pas certains de sa date de naissance. A cette époque, Syracuse et la Sicile faisait partie de la Grande Grèce, il était donc grec. Il y mourut vers 212 av. JC lors du siège de l'Empire Romain sous la commande de Marcus Claudius Marcellus qui avait pris Syracuse.

Archimède travaillait à la cours de Hiéron II, tyran de Syracuse. La légende raconte que c'est en cherchant un moyen de vérifier la qualité et la véracité de l'or massif qui composait les cadeaux faits au roi qu'Archimède découvrit le principe de la poussée d'Archimède.

En se plongeant dans sa baignoire, il se rendit compte que lorsqu'il rentrait dans l'eau, l'eau montait. Il s'écria alors "Eurêka" qui veut littéralement dire "j'ai trouvé". Cette expression est toujours utilisée aujourd'hui dans le sens de "bien sûr, c'est ça, évidemment !".

Au-delà de cette avancée scientifique, il a apporté énormément de connaissances au monde réutilisées dans d'autres travaux comme ceux de Leonardo Da vinci ou encore Euclide. On peut compter parmi celles-ci : la spirale d'Archimède, la gravité, la numérotation de l'infini, la vis d'Archimède, l'odomètre, etc.

C'est notamment sa théorie de la poussée d'Archimède qui lui permit de concevoir le plus grand bateau jamais conçu dans l'Antiquité avec ses 55 mètres de long, Le Syracusia.

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