Pourquoi un navire en acier flotte-t-il sur l’eau ?

Pourquoi un navire en acier flotte sur l’eau

La physique de la flottabilité explique pourquoi les navires en acier, malgré leur poids, peuvent flotter sur l’eau. Ce phénomène repose sur le principe de la densité.

Densité et flottabilité

La densité d’une substance correspond à sa masse par unité de volume. L’eau, à température ambiante, a une densité d’environ 1 000 kilogrammes par mètre cube. Si la densité d’un objet est inférieure à celle de l’eau, il flottera, tandis que s’il est plus dense, il coulera.

La coque du navire

La coque d’un navire est conçue pour emprisonner de grandes quantités d’air. L’air, comme vous le savez peut-être, a une densité beaucoup plus faible que l’eau, environ 1,2 kilogramme par mètre cube. Cela signifie que l’air contenu dans la coque du navire réduit considérablement la densité globale de l’ensemble navire-air.

Densité combinée

Pour qu’un navire flotte, la densité combinée de l’ensemble navire-air doit être inférieure à celle de l’eau qu’il déplace. En d’autres termes, le poids total du navire, de sa cargaison et de l’air qu’il contient doit être inférieur au poids de l’eau déplacée.

Lorsque le navire est chargé de cargaison, la densité globale augmente. Cependant, les grands espaces d’air emprisonnés dans la coque compensent cet effet en maintenant la densité combinée en dessous de celle de l’eau.

Facteurs de conception

La conception des navires tient compte de plusieurs facteurs pour assurer la flottabilité :

• Forme de la coque : Les navires sont conçus avec des formes de coque qui maximisent le volume d’air emprisonné.
• Étanchéité : Les coques doivent être étanches pour empêcher l’infiltration d’eau, ce qui augmenterait la densité globale.
• Charge utile : La charge utile maximale qu’un navire peut transporter est déterminée par la capacité de sa coque à maintenir une densité combinée inférieure à celle de l’eau.

Conclusion

Un navire en acier flotte sur l’eau parce que la densité de l’air emprisonné dans sa coque réduit considérablement la densité globale de l’ensemble navire-air. Tant que la densité combinée reste inférieure à celle de l’eau, le navire peut rester à flot et naviguer sur les mers.