Flotte ou coule !

Bonjour tout le monde

Cela faisait un petit moment que je n’avais pas publié mais les préparatifs de Noël n’aident pas. Je voulais vous parler aujourd’hui de ce bon vieux principe d’Archimède, que nous cotoyons à chaque fois que nous nageons.

Tout d’abord l’Homme :

Archimède est un savant grec qui vécut à Syracuse (Sicile) de 287 av JC à 212 av JC. Il est connu pour ses multiples travaux scientifiques, théoriques ou pratiques, que ce soit en mathématiques ou en Physique. Parmi ces derniers, son Traité des corps flottants jette les bases de ce qui sera plus tard la science nommée hydrostatique.

Le principe :

« Tout corps plongé dans un fluide, entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre, subit une force verticale, dirigée de bas en haut et égale au poids du volume de fluide déplacé ; cette force est appelée « poussée d’Archimède ».

Explications :

Notons tout d’abord la différence fondamentale en sciences, entre le poids et la masse. Le poids noté P est une force, exprimée en Newtons : c’est celle qui nous attire au sol. La masse m est ce que nous indique notre bonne vieille balance et s’exprime en kg.

LEs deux notions sont bien sûr liées : P=m. G où G est une constante appelée accélération de la pesanteur (lâchez un objet du sommet de la Tour Eiffel, au moment où il quitte votre main, il a une vitesse nulle mais il va acquérir une vitesse de plus en plus grande, une accélération donc, qui n’est autre que G (qui vaut 9,8 m/s2) jusqu’à s’écraser lamentablement sur le sol…

Un objet flottant qu’on dépose sur l’eau (par exemple) va s’enfoncer d’un certain volume : celui de la partie immergée correspond à l’expression « volume déplacé » dans l’énoncé d’Archimède. Cet objet subit une poussée d’archimède notée PA

PA = ρeauVimmergé . G où ρeau est la masse volumique de l’eau

Flotte ou coule :

La poussée d’archimède (qui pousse vers le haut) s’oppose toujours au poids de l’objet qui l’attire vers le fond. Selon que la force d’Archimède est supérieure ou inférieure au poids de l’objet, il coule ou flotte (voir illustration avec une balle)

Source ici

Qu’est ce qui fait que le poids ou Archimède l’emporte ??

Il suffit de réécrire les expressions des deux forces PA et P

P = ρVGPA = ρeauV GP / PA = ρ / ρeau

Ainsi tout est une question du rapport de masse volumique ou de densité (il y a juste un facteur 1000 entre la notion de densité et masse volumique) entre l’objet et le fluide.

  • Si la densité du solide est supérieure à celle du fluide, alors le solide coule.
  • Si la densité du solide est égale à celle du fluide, alors le solide demeure immobile ; il est en équilibre neutre ou indifférent.
  • Si la densité du solide est inférieure à celle du fluide, alors le solide remonte vers la surface.

Applications :

– Les  bateaux qui sont pourtant en acier (densité plus élevée que celle de l’eau) flottent : en fait la densité globale est bien inférieure à celle de l’eau, car le bateau contient beaucoup d’air (seule la coque est en acier)

– L’eau douce ayant une masse volumique plus faible que l’eau salée, la poussée d’Archimède est plus forte dans la mer Morte (mer la plus salée du monde) que dans un lac. Il est donc plus facile d’y flotter.

– Pour maintenir un niveau de flottaison constant et assumer une meilleure stabilité, les navires sont pourvus de ballasts qu’ils peuvent remplir ou vider suivant leur cargaison ou la salinité de l’eau dans laquelle ils naviguent

– Les sous-marins contrôlent leur masse volumique en utilisant également des ballasts.

– Des œufs frais s’en vont au fond de l’eau ; s’ils flottent, ils ont déjà perdu de leur poids par dessèchement du contenu. Dans de l’eau très salée, les œufs frais flottent également, car dans cette eau plus lourde, ils ne peuvent pas aller au fond.

MErci de votre attention.

Pour en savoir plus :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pouss%C3%A9e_d’Archim%C3%A8de

http://cm1cm2.ceyreste.free.fr/gege/physicien_gg33-68.htm

2 comments for “Flotte ou coule !

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