Comment un bateau de plusieurs milliers de tonnes parvient-il à flotter sur l’eau ?

Comment les bateaux peuvent ils flotter

Comment un bateau de plusieurs milliers de tonnes parvient-il à flotter sur l’eau ?

Nous sommes très nombreux à avoir du mal à nous maintenir au-dessus du niveau de l’eau en planche et nous coulons. Pourtant, un être humain pèse généralement entre 50 et 100 kilos, alors que des bateaux gigantesques en métal et qui pèsent plusieurs milliers de tonnes parviennent à flotter facilement. De même, une petite pièce de monnaie en métal coulera pourtant à pic. Alors, comment expliquer un tel phénomène ? Avec la science tout simplement.

Le concept de la densité des objets

Le premier scientifique à s’être posé des questions relatives aux objets flottants est un philosophe grec qui naquit et vécut à Syracuse en Sicile. Il s’appelait Archimède de Syracuse et il a commencé à se poser des questions quand il a remarqué que le niveau de l’eau de son bain augmentait à chaque fois qu’il se plongeait dedans.

Après avoir étudié le phénomène, il en est rapidement arrivé à la conclusion que le volume de l’objet plongé allait déplacer un volume équivalent d’eau. Ainsi, un objet d’un mètre cube va déplacer un mètre cube d’eau. Dans un récipient fermé comme une baignoire, l’eau n’aura pas d’autre choix alors que de faire grimper son niveau.

Tout en élaborant cette théorie, Archimède va également s’intéresser au poids de l’objet et établir un lien entre le poids et le volume. Ainsi, Archimède inventa la notion de densité, c’est-à-dire le rapport entre le volume d’un objet et son poids. Plus un objet est petit et lourd, plus il est dense. Avec cette nouvelle notion, naquit également la fameuse théorie connue sous le nom de poussée d’Archimède.

La fameuse poussée d’Archimède

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

Ainsi, la poussée d’Archimède permet de calculer la flottabilité d’un corps en fonction de son poids, de son volume et, donc, de sa densité. Cette théorie est encore utilisée aujourd’hui dans la construction navale, mais pourquoi exactement ? Tout simplement parce que la poussée d’Archimède nous enseigne l’importance de la force de pression de l’eau.

Effectivement, c’est grâce à la pression exercée par le corps sur l’eau que celle-ci le repousse vers le haut. Or, cette pression exercée par l’eau est limitée par la densité de l’eau. Ainsi, les seuls objets qui pourront flotter sont ceux dont la densité est inférieure à celle de l’eau. Sinon, ils seront trop « lourds » pour que l’eau les fasse flotter.

Comment fabriquer un bateau qui flotte ?

En physique et en mécanique des fluides, il a été prouvé et il est communément admis que le volume d’eau équivalant à un litre pèse un kilogramme. Tout ce qui sera plus dense qu’un kilogramme par litre coulera donc. Voilà pourquoi une pièce de monnaie coulera, tout simplement parce que si vous remplissez une bouteille d’un litre de pièces de monnaie, la bouteille pèsera plus d’un kilogramme.

Normalement, à ce stade-là de l’article, vous vous demandez sûrement pourquoi un bateau en métal extrêmement dense ne coule pas. Effectivement, si vous prenez chaque morceau de métal à part, ils seront tous trop denses pour flotter. Alors pourquoi le bateau flotte-t-il ? Simplement parce que le bateau n’est pas seulement constitué de métal, mais il est également rempli d’air !

Effectivement, si vous prenez un morceau de verre et que vous le jetez dans l’eau, il coulera à pique. En revanche, si vous mettez une bouteille pleine d’air dans l’eau, elle flottera indéfiniment. C’est exactement la même chose pour un bateau qui, grâce à l’air qu’il contient, occupe un volume beaucoup plus important que s’il n’était qu’un tas de métal. Résultat, sa densité est beaucoup moins importante que celle d’un simple morceau de métal.

Alors, comment faire pour flotter plus facilement ?

Qu’est-ce que la poussée d’Archimède nous enseigne donc sur la flottaison des corps et comment pouvez-vous l’utiliser pour flotter plus facilement sur l’eau ? Faites comme un ingénieur naval et prenez conscience de l’importance de la densité des corps. Pour un bateau, un ingénieur doit s’assurer que la densité totale cumulée de l’air et du métal soit inférieure à un kilogramme par litre.

Pour un corps humain, c’est exactement la même chose. Votre corps dispose d’une certaine densité qui est liée à son volume et à son poids. Or, il est possible de modifier cette densité. Le plus simple, c’est évidemment de remplir votre corps d’air. Vous pouvez évidemment utiliser une bouée, ou alors vous pouvez jouer sur le remplissage de vos poumons en veillant à garder une quantité suffisamment importante d’air à l’intérieur pour flotter.

La poussée d’Archimède est également la raison pour laquelle votre morphologie influe énormément sur votre capacité à flotter. Le muscle, par exemple, va peser plus lourd et moins augmenter votre volume que le gras. Résultat, une personne en surpoids flottera plus facilement qu’une personne en bonne santé ou une personne très sportive.