Pourquoi les choses coulent ou flottent ?

Pourquoi les objets coulent ou flottent : le principe d’Archimède

Dans le monde qui nous entoure, nous observons que certains objets flottent sur l’eau tandis que d’autres coulent. Ce phénomène, connu sous le nom de flottabilité, s’explique par le principe d’Archimède.

Le principe d’Archimède

Découvert par le scientifique grec Archimède au IIIe siècle avant J.-C., le principe d’Archimède stipule que :

• Un objet immergé dans un fluide (liquide ou gaz) subit une force ascendante égale au poids du fluide déplacé par cet objet.

En d’autres termes, lorsqu’un objet est immergé dans un fluide, le fluide exerce une force vers le haut sur l’objet, appelée poussée d’Archimède. Cette poussée est égale à la quantité de fluide que l’objet déplace.

Flottabilité et poids

La flottabilité d’un objet dépend de la comparaison entre la poussée d’Archimède et le poids de l’objet :

• Si la poussée d’Archimède est supérieure au poids de l’objet, l’objet flotte.
• Si la poussée d’Archimède est inférieure au poids de l’objet, l’objet coule.

Densité et flottabilité

La densité d’un objet est le rapport entre sa masse et son volume. La densité de l’eau est d’environ 1 g/cm³ (grammes par centimètre cube).

• Si la densité d’un objet est inférieure à la densité du fluide, l’objet flotte. C’est le cas, par exemple, des bateaux et des ballons.
• Si la densité d’un objet est supérieure à la densité du fluide, l’objet coule. C’est le cas, par exemple, des rochers et des pièces de monnaie.

Exemples

• Un rocher : La densité d’un rocher est généralement supérieure à la densité de l’eau. Par conséquent, la poussée d’Archimède ne suffit pas à contrebalancer le poids du rocher, et il coule.
• Un bateau : La densité d’un bateau est inférieure à la densité de l’eau. Cela signifie que la poussée d’Archimède exercée sur le bateau est supérieure à son poids, ce qui permet au bateau de flotter.
• Un ballon : L’air à l’intérieur d’un ballon a une densité inférieure à la densité de l’air extérieur. Par conséquent, la poussée d’Archimède exercée sur le ballon est supérieure à son poids, ce qui lui permet de flotter.