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Le bateau

Cette envie de traverser les océans comme les animaux aquatiques a inspiré les hommes. Ils ont alors créé la plus importante invention afin de pouvoir être en sécurité tout en voyageant à travers les mers. Cette invention est le bateau. Nous allons étudier ce moyen de flotter de façon assez développée puisque à ce jour c’est le moyen le plus répandu pour flotter et se déplacer sur l’eau.

Le bateau doit pouvoir flotter malgré la quantité d’éléments qu’il transporte. Pour ce faire il faut choisir un matériau à la fois résistant, imperméable et de densité moindre que l’eau pour permettre une meilleure flottabilité. Le premier point est donc de choisir le bon matériau.

Le bateau, à la surface de l’eau, est soumis à deux forces opposées :

la poids dirigé vers le bas.
la poussée d’Archimède dirigée vers le haut. C’est la force exercée par l’eau sur le bateau et qui l’empêche de couler.

Pour qu’un bateau puisse flotter il faut obligatoirement que la poussée d’Archimède soit supérieure au poids.

Une petite expérience a été faite pour illustrer les forces exercées sur le bateau :

Le matériel nécessaire est

- une balance

- un récipient avec un bec verseur remplit d'eau à ras bord

- un becher

- un objet servant de “bateau”

Protocole:

Choisir un objet et le peser
Noter cette masse mobjet
Plonger l’objet dans le récipient au bec verseur rempli à ras bord et récupérer l’eau qui déborde dans un becher
Comparer la masse de l’objet à celle de l’eau récupérée appelée meau
Observer et interpréter les résultats

Si la masse de l’objet est supérieure à celle de l’eau récupérée alors l’objet coule, dans le cas inverse il flotte. C’est donc ainsi que l’on peut connaître les forces qui s’exercent sur un bateau.

Afin d’obtenir une meilleure stabilité, la coque du navire est arrondie : cela permet au bateau de ne pas chavirer facilement. Une expérience a été mise en place avec des morceaux de pâte à modeler. Si on dépose une boule de pâte à modeler dans l’eau elle va couler. Mais si avec une pâte de même masse que la précédente on modèle une forme arquée de sorte à former comme une petite coque, la pâte à modeler flotte. La forme de la coque n’est donc pas un élément négligeable du bateau.

Une balle est moins stable sur l’eau qu’un bac par exemple, qui a un fond plat. Mais le bac peut facilement être retourné : c’est pourquoi il faut un juste milieu. La coque a un peu la même fonction qu’un “culbuto”. Elle s’adapte aux mouvements des vagues mais ne se renverse pas.

Toujours dans l’optique d’obtenir une bonne stabilité malgré la taille du navire, afin que le bateau ne chavire pas, l'homme a crée un dispositif appelé ballast. Les ballasts sont de grands réservoirs que l’on peut remplir d’eau afin d’alourdir le navire pour qu’il s’enfonce un peu plus dans l’eau. On peut au contraire le laisser rempli d’air ce qui augmente l'action de la poussée d’Archimède. Cela permet au bateau d’être plus stable en fonction de u poids de la cargaison qu'il transporte.

La flottabilité du bateau varie aussi en fonction de la salinité de la mer. Plus l’eau est salée mieux le bateau va flotter. Cela est dû au fait que l’eau salée est très chargée en sels minéraux. Elle est donc plus lourde et sa densité est plus élevée. Or comme la poussée d’Archimède est est égale en intensité au poids du volume d'eau déplacé, et qu'un volume d'eau salée est plus lourd qu'un même volume d'eau douce, la poussée d'Archimède est plus grande dans de l'eau salée. C’est pourquoi les bateaux flottent mieux dans les eaux salées.

L’homme a donc réussi à améliorer sa capacité à flotter en créant de nombreux dispositifs pour maîtriser l’eau. Néanmoins, la nature recèle des secrets au niveau de la flottabilité que l’homme n’a pas fini de découvrir et d’exploiter. C’est pourquoi de nombreuses recherches sont en cours pour continuer à trouver de meilleurs moyens de flotter.