Pourquoi les bateaux flottent-ils?

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1 Pourquoi les bateaux flottent-ils? Pourquoi les bateaux flottent-ils? Comment font-ils? Étant native de Deschambault, j ai la chance de vivre près du fleuve. Bateaux de croisière, conteneur, paquebot, chaloupe et même motomarine font partie du décor. Cependant, je ne m étais jamais posé la question de comment les bateaux font pour naviguer sans couler jusqu à aujourd hui! Voici la description d un merveilleux phénomène : la poussée d Archimède. Elle est à la base de toute flottaison. Description de la poussée d Archimède La poussée d Archimède est en réalité une force qui est dirigée vers le haut. Tous les objets qui «baignent» dans un fluide sont soumis à cette force. Cette force fait alors flotter les objets. Phénomène étrange : Un morceau de bois Une pierre Un morceau de fer Un morceau de plastique Nous pouvons constater que l image ci-dessus représente différents matériaux de même poids. Certains coulent, d autres flottent mais, comment est-ce de fer donc comment font-ils pour flotter? Il faut donc possible? Plusieurs paquebots sont fait prendre 2 phénomènes en considération : 1. La pesanteur : le poids du bateau est dirigé vers le bas, cette force est donc dirigée vers le bas. 2. La poussée d Archimède : la poussée d Archimède est une force dirigée vers le haut.

2 Donc, peu importe le choix du matériel choisi pour la construction d un bateau, la poussée d Archimède va «soutenir» le bateau donc il ne coulera pas. Il faut, cependant, que le poids du volume d eau déplacé soit plus grand que le poids total du bateau. Fer vs eau Reprenons l exemple des bateaux de fer. Le fer pèse en moyenne 8 tonnes/ /m 3 alors que l eau n en pèse qu une tonne /m 3. Comment le bateau fait-il alors pour flotter? Le bateau n est pas «rempli» de fer, seul son habitacle est fait de ce lourd métal. En effet, il y a un grand espace vide à l intérieur, donc son poids moyen total ne dépasse pas 1 tonne/m 3. Seule la poussée d Archimède suffit à le faire flotter! Impressionnant non? La pression La pression d Archimède est constituée de «mini-forces». Ces «mini-forces» sont créées grâce à la pression d un fluide sur chaque partie de l objet submergé. Définition : La pression n a pas de direction définie, cependant lorsqu un fluide exerce une pression et qu il est en contact avec un objet, il y a alors place à une force perpendiculaire. Cette force perpendiculaire est égale au produit de la pression/surface. Formule mathématique : Parchimède = V X M X g où V : le volume déplacé en m 3 M : masse volumique du fluide en Kg/m 3 g : la gravité en newton/kg (9.8 N/Kg) P : poids du fluide en newton.

3 3 situations possibles Et oui il existe 3 situations possibles en lien avec la poussée d Archimède. Première situation possible (cube de gauche) : si la force de la poussée est plus petite que la gravité, la force résultante est conduite vers le bas donc l objet va couler. Deuxième situation possible (cube du centre) : si la force de poussée est égale à la gravité, la force résultante est nulle donc l objet reste stable. Troisième situation possible (cube de droite) : si la force de poussée est plus grande que la gravité, la force résultante est conduite vers le haut donc l objet flotte. En résumé, lorsqu on étudie la poussée d Archimède, il faut prendre en considération la pression qu exerce l objet. Démontrons cette affirmation par un exemple tout simple avec de la pâte à modeler. Prenez 2 petites boules de pâte à modeler de même poids. Façonnez une boule et créez un petit «bateau». Nous pouvons constater que la petite boule va couler alors que le bateau lui, va flotter. Ceci est dû à leur surface de contact. La petite boule en a une minuscule tandis que le petit «bateau» lui en a une plus grande.

4 Eau douce vs eau salée La poussée d Archimède a quelques variantes lorsqu elle n est pas située dans le même type d eau. En effet, si un bateau navigue dans de l eau douce il ne ser sera pas aussi «supporté» que s il navigue dans de l eau salée. L eau douce est beaucoup moins dense que l eau salée. Les bateaux ne peuvent donc pas être chargés de la même manière. Saviez-vous que? Saviez-vous vous que les bateaux doivent absolument identifier clairement leurs niveaux de flottaison sur le bord de leurs bateaux? De plus le principe d Archimède ne s applique pas juste pour les bateaux. Il peut s appliquer sur plusieurs autres phénomènes comme par exemple les montgolfières. Bonus Avant de terminer cette diserte de physique j aimerais aborder un autre fait saillant qui a un lien avec les bateaux ; le sillage. Le sillage est une sorte de «triangle» qui suit le bateau. Ce triangle est créé à la surface de l eau. Cette vague est formée car l eau s écarte à l avant du bateau et elle grossit au fur et à mesure qu elle se dirige vers l arrière du bateau. Certaines fois, les forts sillages peuvent détruire des berges fragiles. L angle de ce triangle aquatique est toujours égal à environ 39. Le sillage peut être présent dans les airs (avec les avions), avec les cyclistes et même dans le jeu de water polo.

5 Ceci conclu donc ma recherche de physique. La prochaine fois que je verrai un bateau sur le fleuve, je pourrai enfin comprendre comment il peut flotter.

6 Bibliographie 1. cannes.jeunesse.pagesperso-orange.fr/nautism/secret/vcomflot.htm Pourquoi les bateaux flottent-ils? Google image 8. Wikipédia