Comment flotte un bateau ?
Il s’agit d’une question que nous nous sommes tous posée au moins une fois en voyant ces énormes cargos naviguer sur les eaux. Pourtant, la raison en est presque risible puisqu’un bateau flotte en respectant des principes physiques et structurels simples.
Dans cet article, l’Institut National de Sécurité Nautique, vous explique les principes qui régissent la flottabilité d’un bateau et comment ils sont appliqués sur votre embarcation.
La flottabilité : définition des forces physiques
Le principe même de chaque corps est défini par des principes physiques naturels simples. Pour les bateaux et navigations de plaisance, deux forces agissent ensemble pour garantir la flottabilité et l’équilibre de l’embarcation.
Qu’est-ce que le principe de flottabilité ?
Également appelé « poussée d’Archimède », le principe de flottabilité est l’élément permettant à un bateau de flotter.
L’idée est la suivante : un navire est en mesure de flotter si le volume d’eau déplacée est égal ou supérieur au poids de l’embarcation. Par exemple, si votre bateau pèse 10 kg, il flottera à la condition que le volume d’eau qu’il déplace soit égal ou supérieur à 10 kg.
Ce phénomène est possible lorsque le bateau est soumis à la poussée d’Archimède. C’est une force verticale dirigée de bas en haut, et qui, lorsqu’elle exerce une force égale ou supérieure au poids total de l’embarcation, lui permet de flotter et d’avancer.
Qu’est-ce que la densité d’un bateau ?
En plus de la poussée d’Archimède, la densité de votre embarcation joue un rôle dans la flottaison. Il s’agit du rapport entre la masse d’un objet divisé par le poids du volume.
En physique, la densité est aussi appelée masse volumique. Pour expliquer simplement, c’est ce qui permet de déterminer si l’embarcation coule ou flotte, en fonction de l’eau déplacée. Autrement dit, pour que des bateaux flottent, il faut que leur masse volumique soit inférieure à celle de l’eau, qui est de 1 kg/L.
Ainsi, si votre embarcation à une masse importante et qu’elle est placée dans un volume d’eau de masse identique alors elle coulera. Ce qui n’est pas le cas, si la masse du navire se trouve être inférieure à la masse de l’eau.
Application de la flottabilité : Comment un bateau flotte ?
Après avoir expliqué les forces physiques théoriques, voici comment elles s’appliquent concrètement sur votre embarcation.
La structure du bateau
En mouillage, pendant sa construction, les ingénieurs nautiques calculent la poussée d’Archimède et de la masse volumique finale du bateau. Ils vont ensuite la mettre en rapport avec la quantité de fluide déplacé. Ces résultats vont leur permettre d’élaborer l’architecture du navire, de sa coque aux différentes parties.
Ainsi, pour que les navires de croisière ou de commerce puissent naviguer, les ingénieurs calculent les incidences physiques pour créer une forme de coque pouvant flotter.
En revanche, il est possible de renforcer l’intégrité de la structure par la répartition du volume d’air. C’est d’ailleurs grâce à cette répartition des masses, situées sous la ligne de flottaison, qu’il est permis au bateau de rester en équilibre sur l’eau.
La densité de l’air dans un navire
Ce qui est également à prendre en compte dans la répartition de la masse volumique et de la poussée d’Archimède, c’est justement l’air.
D’une densité différente de celle des matériaux utilisés dans la construction d’un bateau, l’air doit impérativement être pris en compte dans le calcul final. Sa faible masse volumique donne à l’air, lorsqu’il est enfermé dans un espace clos, une forte capacité de flottabilité.
C’est pour cette raison qu’il est important de calculer sa masse pour déterminer si le bateau est en mesure de flotter. D’ailleurs un simple écart dans la répartition de son poids peut tout faire changer.
Le poids des autres éléments
Un bateau n’est pas seulement une coquille vide remplie d’air. Pour avoir la masse volumique totale et donc la flottabilité, il faut aussi prendre en compte les ancres, les hélices, le moteur, les passagers, les cargaisons, etc.
Ce n’est qu’une fois tous les éléments pris en compte et rassemblés que les ingénieurs peuvent répartir le poids de chacun. Une fois le plan finalisé, ils pourront alors concrétiser et modifier la répartition des masses pour garantir la flottabilité et le déplacement.
Comment est-ce qu’un bateau coule ?
L’exemple le plus illustre est le Titanic. En effet, ce dernier explique bien l’importance de la flottabilité et ses dangers, si les répartitions de poids et de masses ne sont plus respectées.
À partir du moment où les densités sont déplacées, diminuées ou augmentées, surtout celle de l’air, le bateau ne flottera plus. Son équilibre et sa ligne de flottaison seront donc caducs puisque sa masse volumique deviendra supérieure à celle de l’eau. L’embarcation chavire alors du côté où la masse est augmentée.
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Le principe de flottabilité garantit le point d’équilibre et de flottaison d’une embarcation. En ayant conscience de cela, vous en saurez davantage sur son importance lors du choix de votre embarcation.
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