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Forces impliquées dans la flottabilité : l'objet flotte parce que la portance (dirigée vers le haut) équilibre le poids (dirigé vers le bas).

Dans un fluide (gaz ou liquide), les corps sont soumis à la poussée d'Archimède. Les corps ont une flottabilité différente selon leur masse volumique et donc leur densité.

La flottabilité est la poussée verticale, dirigée de bas en haut, qu'un fluide (gaz ou liquide) exerce sur un volume immergé. La flottabilité agit toujours dans la direction opposée à la gravité.

Selon la différence entre la poussée d'Archimède PA et le poids réel Pr, on distingue les corps de flottabilité :

  • positive (PA > Pr) : l'objet remonte ;
  • nulle (PA = Pr) : l'objet flotte entre deux eaux ;
  • négative (PA < Pr) : l'objet coule.

Expression trivialeModifier

Si un objet est plus léger que l'eau qu'il déplace, il flotte, s'il est plus lourd il coule.

Un objet creux ou concave (par exemple un bateau en acier) peut déplacer un volume d'eau de masse supérieure à la sienne et donc flotter, mais il court le risque de couler si l'eau pénètre dans la partie concave (un navire en fer peut couler, alors qu'un radeau en liège est insubmersible).

Chez l'hommeModifier

La flottabilité chez l'homme dépend de la répartition des os (densité de 1,8), des muscles (densité de 1,05), de la graisse (densité de 0,95). Les muscles représentent environ 40 % de la masse d'un être humain et la graisse 15 à 30 %, parfois plus, avec d'importantes variations en fonction du régime alimentaire, du mode de vie (sportif ou sédentaire), du sexe et de l'âge.

Par ailleurs, la flottabilité varie beaucoup en fonction du remplissage des poumons, la densité de l'air inspiré étant négligeable devant celle de l'eau.

Estimer la capacité à porter d'un volume immergé dans un fluideModifier

Dans les mêmes conditions de température et de pression, la différence de masse volumique entre un fluide et un autre corps (généralement un solide) immergé dans celui-ci donne la capacité à porter 1 m3 de ce corps.

Exemple : l'air a une masse volumique de 1,293 kg/m3.

  • Le dihydrogène (H2) a une masse volumique de 0,0899 kg/m3. La capacité à porter 1 m3 du dihydrogène sera donc de 1,2031 kg (soit 1,293 - 0,0899).
  • L'hélium (He) a une masse volumique de 0,1786 kg/m3. La capacité à porter 1 m3 d'hélium sera donc de 1,1144 kg (soit 1,293 - 0,1786).

Notes et référencesModifier

Voir aussiModifier

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