Pourquoi les bateaux en métal flottent-ils?
C'est Archimède, un mathématicien grec qui vivait environ 250 ans avant Jésus Christ, qui a le premier compris pourquoi les bateaux flottent. Pourtant Archimède ne s'intéressait pas aux bateaux. Il s'intéressait plutôt à la couronne d'or du roi. Plus précisément, le roi voulait savoir si sa couronne était bien en or pur. Il craignait de s'être fait avoir avec une couronne qui contenait en réalité un mélange d'argent et d'or. Comme tu vas le voir, la solution d'Archimède nous dit aussi pourquoi les bateaux flottent. Archimède réfléchissait à tout ça... dans son bain. C'est là qu'il eut son plus célèbre éclair de génie. Il a observé que tout objet mis dans un bain déplace un certain volume d’eau. La première idée d'Archimède consiste à remplir un bain jusqu'au bord, puis à mesurer l'eau qui déborde quand on plonge un objet (ou une personne) dans l'eau. Voilà une façon simple de calculer le volume de n'importe quel objet, comme une couronne par exemple. En effet, un objet qui a par exemple un volume de deux litres fera toujours déborder deux litres d'eau (si le bain était plein, bien sûr). Puis, Archimède a pensé à peser cet objet. Plus précisément, il a comparé le poids et le volume de l'objet. Aujourd'hui, les ingénieurs font très souvent ce genre de calcul, mais à l'époque d'Archimède, c'était une idée révolutionnaire! Il avait découvert ce qu'on appelle la densité: le poids d'un objet divisé par son volume. Des centaines d'années après Archimède, lorsque les gens ont inventé les kilogrammes et les litres, ils ont eu la brillante idée de faire en sorte que ça soit simple. La densité de l'eau est d'exactement un kilogramme par litre! La densité, c'est ce qui permet de flotter ou de caler. Essaie avec n'importe quel objet, tu arriveras toujours au même résultat. Si un objet a une densité plus grande que l'eau (par exemple 2 kilogrammes par litre), eh bien cet objet coule! Si un objet a une densité plus petite que l'eau, il flotte. Et si un objet a exactement la même densité que l'eau, soit exactement un kilogramme par litre? Il restera juste sous la surface, sans vraiment flotter ni caler! Revenons à notre bateau. Le bois flotte, on peut donc s'attendre à ce qu'un bateau en bois flotte... Mais un bateau en métal? Le métal a une densité plus grande que l'eau. Donc il cale (tu peux jeter dans un lac une pièce de monnaie en métal si tu veux vérifier ça). Qu’est-ce qui empêche un bateau de métal de couler? Il ne faut pas calculer la densité du métal seulement. Il faut aussi calculer la densité de tout ce qu'il y a à bord du bateau: les moteurs, la cargaison, les passagers... et l'air! Oui, il faut ajouter dans le calcul l'air qui est à l'intérieur du bateau! Et c'est justement à cause de l'air que le bateau flotte... L'air, qui est très léger, peut facilement occuper un très gros volume. C'est pourquoi par exemple un ballon flotte très bien. En construisant un bateau, on s'arrange toujours pour qu'il y ait un gros volume d'air à l'intérieur. Résultat: la densité totale du bateau, avec tout ce qu'on trouve à bord, est toujours plus petite qu'un kilogramme par litre, même si la coque est faite de métal. Le truc pour faire flotter un bateau, c'est de ne jamais perdre cet air. Souviens-toi du Titanic... Après la collision avec l'iceberg, l'eau entrait dans le bateau et remplaçait ainsi l'air qui s'y trouvait. Titanic prenait de plus en plus d'eau et perdait de plus en plus d'air. Sa densité totale augmentait dangereusement. Et quand cette densité a dépassé la limite d'un kilogramme par litre, le bateau a coulé. Et la couronne du roi d'Archimède dans tout ça? Comme on vient de le voir, le mathématicien grec avait
Germain Pouliot
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