Le Antoine-de-Saint-Exupéry de la compagnie CMA CGM / Photo CMA-CGM

Découverte & Recherche 21 septembre 2018

Pourquoi les bateaux flottent-ils?

[LA CARTE BLANCHE de...]

...Jean-François Sigrist, ingénieur et rédacteur scientifique.

Capable d’embarquer plus de 20.000 conteneurs qui, alignés, formeraient une chaîne de plus de 100 kilomètres, le super navire  « Antoine de Saint Exupéry » vient renforcer la flotte de la compagnie CMA-CGM. Il est à ce jour le plus imposant navire de commerce jamais construit et opéré pour le transport de marchandises. Pourquoi cette gigantesque masse de métal flotte-elle au lieu de couler comme une pierre ?

Merci Archimède

« Tout corps plongé dans un liquide subit, de la part de celui-ci, une poussée exercée du bas vers le haut et égale, en intensité, au poids du volume de liquide déplacé » formulait, il y a deux siècles avant notre ère, un certain Archimède. Il a établit l’une des premières lois permettant de comprendre la flottabilité… et de concevoir de nos jours des navires en tout genre.

Comme tous les objets qui nous entourent, nous restons solidement ancrés sur la terre ferme en raison de la force de gravitation – notre poids – qui peut aussi nous faire chuter ! Dans notre bain, une piscine ou en baignade, l’eau, ou tout autre liquide, nous soutient en exerçant une force, la portance, qui s’oppose à notre poids. Que la première (le poids) l’emporte ou non sur la seconde (la flottabilité) et nous voguons…. ou sombrons.

Testons à la piscine

La loi d’Archimède indique que c’est la quantité de matière dans un volume donné, la densité, qui détermine ce rapport de force : les corps de densité supérieure à celle de l’eau coulent… quand ceux de densité inférieure à l’eau flottent !

La densité est le rapport entre une masse et un volume, elle se mesure en kg/m3 ; celle de l’eau vaut 1000 kg/m3 , celle de l’acier dont sont faits les bateaux à coque métallique vaut près de 8000 kg/m3 , et celle de l’air…. seulement 1 kg/m3. Ainsi, une bille d’acier coule à pic, tandis qu’une bulle d’air monte illico à la surface ! Malgré sa taille imposante, un navire fait d’acier contient énormément d’air : sa densité moyenne est plus faible que celle de l’eau, il flotte mais ne sombre pas !

Lors votre prochain cours de natation, afin de ressentir votre densité varier, gonfler légèrement vos poumons d’air puis souffler doucement… et vous descendrez lentement dans l’eau – votre densité aura augmenté au fur et à mesure que vous aurez expulsé l’air de votre corps. Et vous vous exclamerez peut-être comme Archimède : « Eureka! ».

Jean-François Sigrist, un ingénieur passionné

Après une carrière au sein de Naval Group, il développe une activité de communication scientifique au sein de eye-PI. Il est passionné, notamment, par les mathématiques appliquées, l’ingénierie des transports ou la simulation numérique.