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Pourquoi les bateaux flottent-ils ?

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Le porte-avion Charles de Gaulle pèse plus de 40.000 tonnes. Pourtant il flotte sans problème. Alors que si vous jetez une pièce dans l’eau, elle coule directement. Comment expliquer ce phénomène ?

Pour y parvenir il faut remonter au 3ème siècle avant JC. Le savant grec Archimède, répond à cette question dans son “Traité des corps flottants”. Il expose le principe suivant: “tout corps partiellement ou totalement immergé dans un fluide subit de la part de celui-ci une poussée verticale, c’est-à-dire une force dirigée du bas vers le haut, et égale au poids du volume de fluide déplacé”. Vous connaissez tous cette force appelée depuis “poussée d’Archimède”.

Ce principe d’Archimède explique pourquoi les bateaux flottent. Ainsi quelle que soit la taille et le poids du bateaux, si l’équilibre entre son poids et la poussée d’Archimède est atteint avant que le bateau soit complètement sous l’eau il flotte. Sinon il coule.

Donc pour qu’un objet flotte il faut absolument que la densité de l’objet soit inférieure à la densité de l’eau. C’est à dire qu’un kilo de la matière dont il est consituté ait un volume supérieur à un litre.

Mais me direz-vous un bateau est fait de métal. Sa densité est donc au contraire supérieure à celle de l’eau. Il devrait donc couler. S’il ne le fait pas, c’est qu’un bateau est également plein d’air. Le volume du bateau se trouvant dans l’eau est davantage composé d’air que de métal.

Ce qui signifie que si on calcule sa densité, elle est plus faible que celle de l’eau. Un bateau flottera tant que la densité totale cumulée (air et métal) restera inférieure à 1 kilo par litre.

Ce qui nous amène à comprendre pourquoi si la coque est trouée un bateau peut couler. L’air à la densité faible est remplacée par de l’eau à la densité plus importante. Le bateau devient alors plus dense que l’eau et il ne peut plus se maintenir à la surface.

Un dernier mot sur la densité. La poussée d’Archimède qui maintient le bateau à la surface n’est pas égale dans toutes les étendues d’eau du globe. Elle varie en fonction de la densité de l’eau. Par exemple la densité de l’eau douce est plus faible que celle de l’eau de mer qui contient des éléments minéraux comme le sel. Cela a pour conséquence qu’un bateau doit être plus léger s’il navique en eau douce, s’il veut bénéficier de la même poussée d’Archimède. Sinon il sera davantage immergé.

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