Vous ne pouvez pas marcher sur l’eau: si vous essayez, vous vous enfoncez comme une pierre. Au lieu de cela, un porte-avions peut flotter sans problème, même s’il fait plus de 300 m de long, il est au moins un million de fois plus lourd que vous, et transporte environ 70 avions et 4000 marins. Alors la question se pose: Comment est-ce possible? Pourquoi les navires flottent-ils? Découvrons comment les anciens ont réussi à dominer les eaux, pour commencer à se déplacer, jusqu’aux géants d’acier qui sillonnent aujourd’hui les mers et les océans.
«Tout corps plongé dans un liquide subit, de la part de celui-ci, une poussée exercée du bas vers le haut et égale, en intensité,
au poids du volume de liquide déplacé.»
C’est le principe d’Archimède, qui porte son nom. Selon ce principe, le comportement d’un solide immergé dans un liquide, dépend de deux éléments opposés:
- son poids, agissant de haut en bas.
- la poussée hydrostatique, égale au poids du liquide déplacé du corps, agissant de bas en haut.
Pour flotter, le poids du navire doit être égal à celui de l’eau déplacée. C’est pourquoi tous les navires ont, en bas de la coque, de grands espaces vides.
La flottabilité
La flottabilité est la capacité d’un corps à se maintenir à la surface d’un liquide. Pour simplifier, il faut expliquer le concept physique de flottabilité, qui est la force qui provoque la flottabilité. Tout objet flottera, ou coulera dans l’eau (SOS), en fonction de sa densité.
S’il est plus dense que l’eau, il coule; s’il est moins dense, il flotte. La taille de l’objet n’a pas d’importance: un anneau d’or coulera dans l’eau, tandis qu’un morceau de plastique, de la taille d’un terrain de football, flottera.
Mais il n’est pas non plus correct de dire qu’ils flottent complètement au-dessus de la surface de l’eau. Seuls les hydroptères, aéroglisseurs et autres types rares de bateaux font exception.
Un bateau flotte en partie, et coule en partie, en fonction de son poids et du poids qu’il porte. Plus la somme de ces deux poids est élevée, plus elle se trouve dans l’eau. Pour naviguer en toute sécurité, il est essentiel de savoir combien de poids nous pouvons mettre sur un navire sans risquer de couler. Comment pouvons-nous le comprendre?
Le principe d’Archimède
Le premier à répondre à cette question fut le mathématicien grec, Archimède, au IIIe siècle av. J.-C. Une légende raconte la tâche méticuleuse que les rois lui ont confiée. Il s’agissait de savoir si une couronne produite pour un roi était en or massif, ou un faux. À l’époque, il y avait en effet une mauvaise habitude de créer des faux, à travers le mélange d’or et d’argent.
Archimède remarqua comment le niveau d’eau montait, quand il plongeait dans la baignoire. Il a utilisé ce principe pour mesurer facilement et avec une grande précision, le volume d’un objet très complexe comme la couronne. Il la plongea dans un seau d’eau et mesura l’augmentation de volume du liquide. Archimède calcula ensuite, le poids de la couronne, puis sa densité, en divisant la masse par le volume.
Enfin, il a comparé la densité obtenue avec celle connue de l’or. Si la densité était inférieure à celle de l’or, la couronne était clairement un faux. C’est grâce à cet épisode qu’Archimède commença à s’intéresser aux propriétés des corps flottant ou s’enfonçant dans l’eau.
