Cet article explique ce qu'est la flottabilité. Vous y trouverez les différents types de flottabilité et le rapport entre flottabilité et densité. De plus, vous pourrez voir les applications réelles de ce concept scientifique.
Qu'est-ce que la flottabilité ?
La flottabilité est la capacité d'un corps à flotter, c'est-à-dire la capacité d'un corps à rester en équilibre au sein d'un fluide.
Pour qu’un objet flotte dans un fluide, la force résultant de la pression exercée par le fluide sur le corps doit être égale à la force du poids du corps.
Parfois, en plongeant un objet dans l'eau (ou tout autre fluide), l'objet s'élève petit à petit jusqu'à flotter à la surface. En effet, la force exercée sur la partie inférieure du corps est supérieure à la force du poids du corps plus la pression exercée sur la partie supérieure. Dans ce cas, le corps montera jusqu’à ce que la force au-dessus et la force en dessous soient égales.
Par conséquent, la cause de la flottabilité d’un corps n’est pas la densité, mais l’équilibre des forces entre la pression verticale ascendante appliquée sur son fond et la force de son poids. Cependant, la densité d’un corps peut être liée à sa capacité à flotter, ce qui est expliqué plus en détail ci-dessous.
Flottabilité et principe d'Archimède
Le principe d'Archimède établit qu'un corps totalement ou partiellement immergé dans un fluide reçoit une force verticale ascendante équivalente au poids du fluide déplacé lorsque ledit corps est introduit dans le fluide.
Par conséquent, la force de flottabilité qu’un fluide exerce sur un corps est égale au poids du fluide qu’il a déplacé lors de son introduction.
Par conséquent, selon le principe d'Archimède, pour qu'un corps flotte, il doit déloger une quantité de fluide dont le poids est équivalent au poids du corps lui-même.
types de flottabilité
Au sein du concept de flottabilité, on distingue trois types de flottabilité selon leur mouvement.
- Flottabilité positive : le corps a tendance à s'élever au sein du fluide, donc la pression exercée par le fluide est supérieure à la force du poids du corps.
- Flottabilité négative : le corps a tendance à descendre dans le fluide, c'est-à-dire que le corps s'enfonce. Cela signifie que la force du poids est supérieure à la force de flottabilité.
- Flottabilité neutre : le corps est en équilibre au sein du fluide, c'est-à-dire que le corps reste en suspension au sein du fluide. Dans ce cas, la force verticale positive appliquée par le fluide sur le corps est équivalente à son poids.
Relation entre flottabilité et densité
Compte tenu de la définition de la flottabilité, dans cette section, nous allons voir comment la densité et la flottabilité sont liées.
La flottabilité d'un corps dans un fluide est liée à la densité du corps et à la densité du fluide. Si la densité du corps est inférieure à la densité du fluide, le corps flottera sur le fluide, cependant, si la densité du corps est supérieure à la densité du fluide, le corps ne flottera pas et coulera.
Par exemple, l'eau a une densité d'environ 1 000 kg/m 3 , donc si la densité d'un corps est supérieure à 1 000 kg/m 3 , il coulera dans l'eau. En revanche, si la densité du corps est inférieure à 1 000 kg/m 3 , le corps flottera.
Il faut souligner la différence entre la masse et la densité d'un corps, puisque la masse ne détermine pas la flottabilité de l'objet, mais la densité. Il se peut qu'un objet pèse beaucoup mais ait un très grand volume, ce qui fera que sa densité sera faible et donc flottera.
applications de flottabilité
Enfin, pour bien comprendre la signification de la flottabilité, voyons comment elle est utilisée dans le monde réel.
Logiquement, la flottabilité est un concept très important en ingénierie, notamment dans la conception de structures sous-marines ou de navires, tels que des navires ou des sous-marins.
Mais la flottabilité ne s’applique pas seulement aux liquides, un objet peut aussi flotter dans un gaz. Dans la conception de montgolfières ou de navires aéroportés, il est essentiel d’étudier la flottabilité.
De même, pour apprendre à plonger il est indispensable d'avoir au moins quelques notions de flottabilité.