Vous prenez un bateau sur l’eau, flottant sur la rivière Indian sous le soleil chaud. Mais vous êtes-vous déjà demandé comment ce bateau reste au-dessus de l’eau? Surtout compte tenu de tout le poids qu’il tient?
Les deux tiers de la terre sont recouverts d’eau. Le monde serait très petit si nous étions tenus d’atterrir. Alors, comment pouvons-nous utiliser ces engins lourds pour flotter sur l’eau? Commençons par les bases.
Qu’est-ce qu’un bateau ?
Un bateau est un véhicule qui peut flotter ou se déplacer sur un plan d’eau tel qu’un océan, une rivière ou un lac. Il se déplace soit par sa propre puissance, généralement à l’aide d’un moteur, soit en utilisant la puissance des éléments comme le vent, les vagues ou le soleil.
La plupart des bateaux se déplacent en partie dans l’eau et en partie au-dessus de l’eau. Certains bateaux sont capables de se soulever et de se déplacer au-dessus de l’eau comme les aéroglisseurs et les hydroglisseurs. D’autres se déplacent entièrement sous l’eau comme des sous-marins et des submersibles, ou de petits sous-marins.
Alors quelles sont les différences qui leur permettent de le faire?
Pourquoi les bateaux Flottent (Ou ne flottent pas)
Tous les bateaux empêchent de couler par flottabilité, l’acte de flotter. Une densité d’objets est ce qui l’oblige à flotter ou à couler. La densité d’un objet est le poids d’un certain volume. Si l’objet est plus dense que l’eau dans laquelle il se trouve, il coulera. Si l’objet est moins dense que l’eau dans laquelle il se trouve, il flottera. La taille de l’objet n’est pas pertinente. Par exemple, une bague en or coulera si vous la mettez dans l’eau mais un morceau de plastique de la taille d’un terrain de football flottera. La règle de base de la flottabilité est qu’un objet coulera s’il pèse plus que exactement le même volume d’eau.
Types de flottabilité
Il existe trois types de flottabilité, positive, négative et neutre. Une flottabilité positive signifie que l’objet flottera. Une flottabilité négative signifie que l’objet coulera. Et la flottabilité neutre signifie que l’objet flottera à une profondeur moyenne sans flotter ni s’enfoncer.
Pensez à un sous-marin. Un sous-marin a des réservoirs de ballast qui absorbent l’eau ou l’air pour le faire monter et descendre au besoin. Si les réservoirs sont complètement remplis d’air, il flottera vers la surface car les réservoirs pèseront moins que le volume égal d’eau. Si les réservoirs sont partiellement remplis d’air, ils flotteront à une profondeur moyenne sans flotter ni s’enfoncer. Si les réservoirs sont complètement remplis d’eau, le sous-marin coulera au fond.
Alors qu’un sous-marin est au-dessus de l’eau ou sous l’eau, la plupart des bateaux flottent et coulent en partie en fonction de leur propre poids et du poids qu’il porte. Plus le total de ces deux poids est élevé, plus il est bas dans l’eau. Cependant, les bateaux ne peuvent supporter autant de poids qu’avant de couler.
Principe d’Archimède
Le mathématicien grec Archimède est le père de la flottabilité. Il a d’abord trouvé la réponse à la flottaison quelque temps au troisième siècle avant notre ère. La légende raconte qu’on lui avait confié la tâche de savoir si une couronne faite pour le roi était en or massif ou un faux bon marché en partie fabriqué à partir d’un mélange d’or et d’argent. La version la plus populaire de la légende dit qu’Archimède prenait un bain et remarquait que le niveau de l’eau montait alors qu’il s’immergeait dans la baignoire. Il s’est alors rendu compte que s’il laissait tomber la couronne d’or dans la baignoire, elle pousserait ou « déplacerait » son propre volume d’eau du côté, ce qui lui donnerait un moyen facile de mesurer le volume d’un objet complexe.
Il a compris qu’en pesant la couronne, il pouvait facilement déterminer sa densité et la comparer à l’or. Une densité d’objets est sa masse divisée par son volume. Si la densité de la couronne était inférieure à celle de l’or, la couronne serait fausse.
Plus tard, Archimède a élaboré sa célèbre loi de physique, connue aujourd’hui sous le nom de Principe d’Archimède. Cette loi stipule que lorsque quelque chose repose dans l’eau, il ressent une force ascendante ou flottante égale au poids de l’eau qu’il repousse ou déplace. Si l’objet est complètement immergé dans l’eau, il perd efficacement son poids.
C’est pourquoi les objets semblent peser moins sous l’eau que lorsqu’ils sont sur la terre ferme. Un exemple est que si vous prenez une brique de plongée en caoutchouc, une brique utilisée pour vous entraîner dans une piscine, elle se sentira plus légère sous l’eau que lorsqu’elle sera ramenée à la surface. Vous obtenez de l’aide de la force flottante sous l’eau.
La prochaine fois que vous êtes sur un bateau du 321 Boat Club et que vous vous demandez pourquoi vous êtes capable de flotter, rappelez-vous simplement le concept de flottabilité et le principe d’Archimède.