Découvrez comment la densité d’un objet détermine la quantité d’eau qui va se déplacer et si elle est flottante

Toutes sortes d’objets peuvent flotter dans l’eau indépendamment de leur forme ou de leur solidité. Qu’un objet soit plat ou pointu –
ou creux –
ou solide – n’affecte pas sa capacité à flotter dans l’eau.
Qu’est-ce qui détermine si quelque chose flotte ou coule dans l’eau?
Lorsqu’un objet entre dans l’eau, il pousse l’eau pour se faire de la place. L’objet pousse un volume d’eau égal à son propre volume. C’est ce qu’on appelle le déplacement.
Nous observons un déplacement lorsque nous prenons un bain. Lorsque nous entrons dans la baignoire, le niveau de l’eau monte. Le déplacement se produit lorsqu’un objet entre dans l’eau.
Deux forces agissent sur un objet lorsqu’il entre dans l’eau : une force descendante appelée gravité et une force ascendante appelée flottabilité.
Le poids d’un objet mesure la force de gravité descendante qui agit sur lui.
La force ascendante, ou force flottante, qui agit sur un objet dans l’eau est égale au poids de l’eau déplacée par l’objet. Tout objet qui se trouve dans l’eau a une force de flottaison poussant contre la gravité, ce qui signifie que tout objet dans l’eau perd du poids.
Si l’objet déplace une quantité d’eau égale à son propre poids, la force de flottaison agissant sur lui sera égale à la gravité — et l’objet flottera. Mais, si l’objet pèse plus que l’eau qu’il déplace, la force flottante agissant sur lui sera inférieure à la gravité et il coulera.
La compacité ou le tassement étroit d’un objet détermine la quantité d’eau qu’il va déplacer et, par conséquent, s’il va flotter ou couler. Cette compacité est appelée densité.
La densité est la masse par unité de volume. Si un objet est plus compact, ou plus dense, que l’eau, il coulera dans l’eau. Si la densité d’un objet est inférieure à la densité de l’eau, l’objet flottera dans l’eau.
Cette pièce d’acier est plus dense que l’eau. Si l’acier est plus dense que l’eau, alors pourquoi un navire en acier flotte-t-il? Un navire flotte lorsqu’il peut déplacer de l’eau égale à son propre poids. De plus, un navire en acier n’est pas en acier massif. Il est creux et contient beaucoup d’air. L’air est une substance beaucoup moins dense que l’acier.
Le calcul de la densité d’un navire en acier avec la formule « densité égale masse sur volume » devrait montrer que le navire en acier est moins dense que l’eau. Le volume du navire est si grand que son rapport masse / volume est inférieur à celui de l’eau. La force de flottaison qui pousse le navire vers le haut est égale à la gravité qui tire le navire vers le bas.
C’est pourquoi le navire flotte.