Comment flottent les bateaux de croisière ? La science derrière leur flottabilité



Quand on regarde les immenses bateaux de croisière comme le Titanic, on se demande comment ils peuvent flotter. En fait, tout est question de flottabilité.

La flottabilité des bateaux de croisière: de quoi s’agit-il ?


La flottabilité suit le principe d’Archimède comme quoi, tout objet plongé dans l’eau (ou autre fluide) subit une force dirigée de bas en haut, à la verticale. Cette force, appelée poussée, est égale au poids du fluide que l’objet repousse ou déplace.

Il y a également la gravité qui exerce une force à la verticale, de haut en bas, sur l’objet. Cette force dépend de la masse de l’objet. Si la force exercée par la gravité est inférieure à la poussée, l’objet flottera sur l’eau.

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Flottabilité : si la densité est élevée, l’objet coule

La flottabilité est aussi liée à la densité de l’objet. Un objet qui a une densité élevée déplace plus d’eau. La quantité déplacée est égale à son poids. Prenons par exemple un morceau de bois et un morceau de plomb de dimensions identiques.

Plaçons chacun de ces morceaux dans un contenant d’eau. Le premier déplace une quantité d’eau réduite, car le bois est léger. La poussée sera plus élevée comparée à la gravité. Le bois va donc flotter. Le second va par contre couler, car l’eau déplacée est plus élevée. La poussée est réduite comparée à la gravité étant donné que le plomb est dense et lourd.

Les bateaux de croisière ont une densité élevée : pourquoi ils ne coulent pas ?

Les bateaux de croisière sont constitués d’acier. Si on regarde le principe de la flottabilité et de la densité, un bateau de croisière devrait couler. S’il ne coule pas, c’est parce que sa forme et ce qui se trouve à l’intérieur le permettent de rester sur l’eau.

Un bateau de croisière n’est pas un bloc d’acier uni. Il y a d’autres composants (cargaison, carburant, moteur, etc.) à l’intérieur. Il y a aussi de l’air dedans. Ces composants, notamment l’air, sont moins dense que l’eau. Pour que le bateau de croisière puisse flotter, il faut que la densité moyenne de tout ce qui le compose et de ce qu’il contient (y compris l’air) soit inférieure à la densité du volume d’eau qu’il souhaite déplacer.

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Si l’eau pénètre à l’intérieur en prenant la place de l’air, la densité du navire augmentera et fera couler le bateau. C’est ce qui est arrivé au RMS Titanic. Après avoir heurté un iceberg, des brèches se sont ouvertes et ont laissé l’eau pénétrer dans le navire. Sa densité a augmenté petit à petit. Finalement, il a coulé au fond de l’océan.

Conclusion

Pour conclure, si les bateaux de croisière flottent, c’est que la flottabilité est possible. La poussée est supérieure à la gravité et la densité du bateau inférieure à celle de l’eau. Cette densité est allégée par ce que contient le bateau, notamment l’air. Si quelque chose venait à augmenter cette densité (comme l’eau qui pénètre dans une brèche par exemple), le bateau de croisière coulera.

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