Comment les bateaux en papier flottent-ils sur l’eau ?

Comment les bateaux en papier flottent sur l’eau

L’art et l’ingéniosité derrière le pliage des bateaux en papier ont diverti les gens de tous âges pendant des générations. Mais comment ces structures fragiles et apparemment lourdes parviennent-elles à rester à flot sur l’eau ?

La réponse réside dans deux principes scientifiques fondamentaux : la densité et la poussée d’Archimède.

Densité

La densité correspond à la masse d’une substance par unité de volume. Les substances plus denses sont plus lourdes et coulent dans les substances moins denses. L’eau a une densité d’environ 1 gramme par centimètre cube.

Les bateaux en papier sont principalement constitués de cellulose, le matériau fibreux qui se trouve dans le papier. La cellulose a une densité d’environ 1,5 gramme par centimètre cube, ce qui est supérieur à la densité de l’eau. Cela signifie que le papier est intrinsèquement plus lourd que l’eau.

Poussée d’Archimède

La poussée d’Archimède est une force ascensionnelle exercée sur un objet immergé dans un fluide. Cette force est égale au poids du fluide déplacé par l’objet.

Lorsqu’un bateau en papier est placé sur l’eau, il déplace une quantité d’eau égale à son propre volume. Le poids de l’eau déplacée est égal à la densité de l’eau (1 gramme par centimètre cube) multipliée par le volume d’eau déplacée.

Équilibre de forces

Tant que le poids du bateau en papier est inférieur à la poussée d’Archimède, il flottera. Si le poids du bateau devient supérieur à la poussée, il coulera.

La conception du bateau en papier joue un rôle crucial dans le maintien de cet équilibre. Les plis et la forme du bateau créent des poches d’air qui augmentent le volume d’eau déplacé. Cela augmente également la poussée d’Archimède, permettant au bateau de flotter même avec son poids en papier.

Autres facteurs

Outre la densité et la poussée d’Archimède, plusieurs autres facteurs peuvent affecter la flottabilité des bateaux en papier :

• Qualité du papier : Le papier plus épais et plus rigide déplacera une plus grande quantité d’eau, ce qui augmentera la poussée.
• Taille et forme : Les bateaux plus grands et plus larges déplaceront une plus grande quantité d’eau.
• Charge: Ajouter du poids au bateau diminuera sa flottabilité.
• Tension superficielle : La tension superficielle de l’eau peut aider à maintenir les bords du bateau ensemble, ce qui empêche les fuites.

En conclusion, les bateaux en papier flottent à cause de la poussée d’Archimède, qui est créée lorsque le bateau déplace une quantité d’eau égale à son propre poids. La combinaison de la densité du papier, du volume d’eau déplacé et de la conception du bateau permet à ces structures fragiles de rester à flot, offrant des heures de divertissement et d’émerveillement.