Poids et poussée d’Archimède : pourquoi un bateau flotte
1La leçon en mots simples
Un bateau flotte car l’eau qu’il déplace pèse autant que lui. Deux points, G et B, vous permettent de comprendre pourquoi.
Le poids vers le bas
Tout à bord a un poids : coque, moteur, quille, eau, carburant, équipage. Ce poids total agit comme s’il tirait vers le bas en un seul point : le centre de gravité, nommé G. Quand vous déplacez, ajoutez ou retirez du poids, G se déplace aussi. Des poids placés bas maintiennent G bas.
La poussée vers le haut
L’eau pousse vers le haut sur la partie immergée de la coque. Cette force est la poussée d’Archimède. Le principe d’Archimède dit qu’elle égale le poids de l’eau déplacée par la coque. Le bateau s’enfonce jusqu’à ce que cette eau pèse exactement autant que lui. Le poids du bateau s’appelle son déplacement.
Le centre de carène
La poussée d’Archimède agit comme si elle poussait vers le haut en un seul point : le centre de carène, nommé B. B est le centre du volume immergé de la coque. Quand la forme de ce volume change, B se déplace.
Droit et au repos
Un bateau au repos flotte avec G et B sur une même verticale. Le poids tire vers le bas, la poussée d’Archimède vers le haut : ils s’équilibrent. Si vous ajoutez du poids, le bateau s’enfonce jusqu’au nouvel équilibre. Un bateau chargé flotte donc plus bas et a moins de franc-bord : la hauteur du bord du pont au-dessus de l’eau.
Eau salée et eau douce
L’eau salée est plus dense que l’eau douce. Pour flotter, un bateau doit déplacer moins d’eau salée. En passant de la mer à une rivière ou un lac au moteur, il s’enfonce donc un peu plus : son volume immergé augmente d’environ 2–3 %.
2Données clés
- Archimède
- Poussée d’Archimède = poids de l’eau déplacée
- À flot
- Déplacement (poids du bateau) = poussée d’Archimède
- Eau de mer
- Environ 1,025 t par m³
- Eau douce
- Environ 1,000 t par m³ : le bateau s’enfonce un peu plus
3Points clés
- 1
G est le point d’application du poids total ; il se déplace avec les poids.
- 2
B est le centre du volume immergé ; la poussée d’Archimède y agit vers le haut.
- 3
À flot et au repos, le poids du bateau égale celui de l’eau déplacée.
- 4
Droit et immobile, le bateau a G et B sur une même verticale.
- 5
Une charge supplémentaire augmente l’enfoncement et réduit le franc-bord.
4Erreurs fréquentes
Erreur: Un bateau lourd flotte parce qu’il est fait de matériaux légers.
Correct: Les navires en acier flottent aussi. Tout bateau flotte tant que sa coque déplace de l’eau qui pèse autant que lui.
Erreur: G et B sont des points fixes repérés par le constructeur.
Correct: G se déplace dès qu’un poids bouge à bord ; B se déplace dès que la forme du volume immergé change, par exemple quand le bateau s’incline : il prend de la gîte.
5Cas pratique et clés d'examen
Après avoir embarqué vos amis et les provisions, la bande de flottaison de votre voilier est immergée et le franc-bord bien plus faible. Un ami propose de tout mettre sur le rouf. Est-ce une bonne solution ?
Voir la réponse
Non. Le poids ajouté exige de déplacer plus d’eau : le bateau s’enfonce davantage. Déplacer les provisions sur le rouf, le toit de la cabine, ne retire aucun poids ; cela élève G. B est le centre du nouveau volume immergé. Gardez les provisions lourdes en bas et au centre, vérifiez la charge maximale et débarquez l’excédent.
Clés d'examen
- Archimède : la poussée égale le poids de l’eau déplacée.
- G = centre de gravité (poids vers le bas). B = centre de carène (poussée vers le haut).
- Droit au repos : poids = poussée d’Archimède, et G et B sur une même verticale.
- L’eau douce est moins dense que l’eau de mer : le bateau s’enfonce davantage.
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