Pourquoi flotte-t-on dans l'eau ?

Pourquoi flotte-t-on dans l’eau ?

La flottabilité, ce phénomène fascinant qui nous permet de flotter sur l’eau, est régie par un principe fondamental de la physique : la poussée d’Archimède. Ce principe, énoncé par le savant grec Archimède, explique pourquoi certains objets flottent tandis que d’autres coulent.

Fondamentalement, un objet immergé dans un fluide (liquide ou gaz) est soumis à une force verticale vers le haut, appelée poussée d’Archimède. Cette force est égale au poids du fluide déplacé par l’objet. En d’autres termes, l’eau (ou tout autre fluide) « réagit » à la présence de l’objet en exerçant une poussée qui lui est proportionnelle au volume immergé.

Imaginons un objet immergé dans l’eau. L’eau, sous l’effet de la gravité, exerce une pression sur toutes les faces de l’objet. Cette pression n’est pas uniforme. Elle est plus importante sur les faces inférieures, et moins importante sur les faces supérieures. La résultante de ces forces de pression est une force nette, verticale et vers le haut, qui correspond à la poussée d’Archimède.

La clé de la flottabilité réside donc dans la comparaison entre cette poussée d’Archimède et le poids de l’objet.

• Si la poussée d’Archimède est supérieure au poids de l’objet, l’objet flotte. L’objet est alors moins dense que le fluide qui l’entoure. Dans le cas d’un humain, la combinaison de l’air emprisonné dans les poumons et la distribution de la graisse sous-cutanée créent une densité inférieure à celle de l’eau, permettant la flottabilité.

• Si la poussée d’Archimède est inférieure au poids de l’objet, l’objet coule. L’objet est plus dense que le fluide qui l’entoure.

• Si la poussée d’Archimède est égale au poids de l’objet, l’objet est en équilibre et reste immergé à une certaine profondeur. On dit qu’il est en suspension.

Ainsi, la capacité d’un corps à flotter ou à couler dépend de la relation entre sa densité et celle du fluide dans lequel il est immergé. La poussée d’Archimède n’est pas qu’un phénomène visible dans l’eau, il est crucial dans de nombreux autres contextes, des navires aux avions, en passant par les ballons à air chaud.