Pourquoi certains objets flottent

Un bout de bois flotte, un caillou coule (du moins, la
plupart...)
Bizarre cette affaire, car même un gros tronc d'arbre
très lourd surnage, mais pas un ridicule gravillon. Ce qui compte n'est donc
pas uniquement la masse.
Si l'on enfonce une balle de ping-pong sous l'eau, et
qu'on la lâche, elle remonte très vite, et même jaillit hors de l'eau comme
un poisson sauteur. Il est bien plus difficile d'enfoncer sous l'eau un très
gros ballon, on dirait que l'eau veut nous le renvoyer à la figure. Le volume
de l'objet semble donc aussi jouer un rôle.
La solution tient dans une phrase qui a bercé et endormi
des générations d'écoliers: c'est le principe d'Archimède, et je ne résiste
pas au plaisir sournois de le citer à nouveau, accrochez-vous bien:
Tout corps plongé dans un liquide
subit une poussée verticale de bas en haut égale au poids du volume d'eau
déplacé. Wouaaah, balaise...
Essayons de traduire: Supposons que notre liquide soit de
l'eau, alors 1cm³ d'eau pèse 1g. Facile. Si l'on enfonce sous l'eau
un objet de 12cm³, tout se passe comme si l'eau
l'allégeait de 12g (car l'objet a déplacé 12cm³ d'eau qui
pèsent 12g!). Jusque là, ça va. Maintenant, deux suites possibles, soit
l'objet pèse plus de 12g, mettons 18g, il a beau être allégé de 12g, il y en
a encore 6 qui le tirent vers le fond, il coule. S'il ne pèse par exemple que
7g, il remonte à la surface et flotte.
Et flotte-t-il bien diront certains? Il flotte exactement
de telle sorte que le morceau sous l'eau ait un volume suffisant pour
équilibrer la position de l'objet à la surface. Comme sa masse était de 7g,
il suffit que 7cm³ de l'objet soient immergés, et donc que 5cm³
dépassent...

Vous pouvez observer les effets des changements de
densités sur la flottaison des objets ici.









Par exemple, un glaçon a une masse volumique (c'est le terme officiel) de
0,9g/cm³ et l'eau liquide de 1g/cm³, la partie immergée
est de 90% de la hauteur totale, d'où les problèmes du Titanic...











Bien sûr, un objet peut flotter dans autre
chose qu'un liquide, dans un gaz aussi c'est possible: c'est le comportement
habituel des dirigeables et des ballons à air chaud, ils sont moins denses que
l'air qui les entoure et ils montent, comme monte un bout de bois libéré sous
l'eau.


A propos de ballons, vous
pouvez aller ici si vous voulez...