Overblog
Suivre ce blog
Editer l'article Administration Créer mon blog

Marichesse.com

Marichesse.com

Conseils, science, sante et bien-être


Comment flottent les paquebots géants ?

Publié par MaRichesse.Com sur 11 Mars 2016, 05:28am

Catégories : #SCIENCE

Comment flottent les paquebots géants ?

«Eurekâ!» Chacun connaît cette formule, la plupart savent l'attribuer à Archimède, beaucoup n'ignorent pas qu'elle signifie «J'ai trouvé». Mais on ne parierait pas sur la capacité de tous à expliquer ce qu'Archimède avait trouvé. Une chose pourtant très simple: pourquoi les choses flottent. Petit précis à l'usage de ceux qui n'ont pas bien écouté à l'école...

• La poussée d'Archimède

«Tout corps plongé dans un fluide reçoit une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du fluide qu'il déplace», nous apprend le principe d'Archimède. Décryptage: tout objet (vivant ou non) est soumis à la gravité et a tendance à «tomber». Mais s'il est dans un fluide (c'est-à-dire tout mélange liquide, comme l'eau, ou gazeux, comme l'air), l'objet «déplace» une certaine quantité de ce fluide, ce qui exerce une poussée du corps vers le haut. Tout est ensuite question d'équilibre: si l'objet est plus lourd que le fluide déplacé, c'est la gravité qui gagne et l'objet coule; si non, l'objet flotte. C'est pour cela qu'un objet nous semble toujours plus léger quand on le porte dans l'eau: en fait, Archimède triche et nous aide.

• Une couronne et une légende

Eurekâ!, se serait donc écrié le mathématicien grec, tellement heureux de sa découverte qu'il en aurait couru tout nu dans les rues de Syracuse. Il s'agissait, dit la légende, de vérifier pour le compte du tyran Hiéron II la composition d'une couronne censée n'être faite que d'or, et c'est dans son bain qu'Archimède aurait trouvé la solution: en plongeant dans un récipient rempli d'eau la quantité d'or censée composer la couronne, puis en la remplaçant par la couronne en elle-même, il fallait que l'eau arrive au même niveau. La véracité de l'anecdote, racontée plusieurs siècles plus tard par l'architecte romain Vitruve, est cependant plus que douteuse et l'expérience... n'applique pas le principe d'Archimède et ne permet donc pas de le démontrer!

• Faire flotter un objet

Pour faire flotter un objet, il faut donc qu'il soit plus léger que le fluide qui le porte. C'est ainsi qu'un bouchon de liège flotte, car la densité de ce bois est moindre que celle de l'eau; ou qu'un ballon rempli d'hélium s'envole, l'hélium étant plus léger que l'air. Quant à notre paquebot, le métal qui le compose devrait couler puisqu'il est plus dense que l'eau; mais lorsque ce métal est disposé en forme de coque, il est en quelque sorte «mélangé» avec l'air qui rempli la coque et devient alors moins dense que l'eau qui le porte. La coque d'un bateau ne sert donc pas seulement à mettre des gens ou des objets dedans, elle est aussi bien utile pour que celui-ci flotte sans souci. Enfin, sans souci... à quelques détails près.

 

• De l'importance d'un bon architecte naval

Souvenez-vous, la flottabilité n'est assurée que tant que la poussée d'Archimède est supérieure à la force de gravité; or plus on met de choses dans le bateau, plus son poids est important donc plus la force de gravité augmente. L'ingénieur nautique devra donc calculer le poids «idéal» qui assurera une bonne flottaison au bateau: il ne doit pas être trop lourd (ce qui limite la cargaison ou le nombre de passagers pouvant être embarqués), et il faut que la masse soit bien répartie (d'où l'utilité des ballasts qui abaissent le centre de gravité, et permettent de gagner en stabilité). La capacité intérieure totale d'un navire est ce que l'on appelle la «jauge brute»: pour les petits bateaux on parle de «tonneaux» (un tonneau valant 2,83 m3), mais pour ceux mesurant plus de 24 mètres et effectuant des voyages internationaux on l'exprime en unités UMS (Universal Measurment System) ou GT (Gross Tonnage). Le type d'eau où l'engin naviguera est à prendre en compte: l'eau salée étant plus dense que l'eau douce, le même bateau devra être moins chargé dans une rivière que dans la mer sous peine de s'y enfoncer davantage.

• De l'intérêt d'avoir une coque solide

Le principe a l'air simple, et il l'est assez pour fabriquer assez facilement une petite barque de bois. Mais pour un plus gros bateau, a fortiori un bateau fait d'une matière qui a priori, ne flotte pas, il vous est fortement conseillé de faire valider vos plans par un expert… Celui-ci s'assurera notamment de la bonne solidité de la coque du bateau. Car si elle est percée pour une raison ou une autre (un iceberg, une torpille, un grand cachalot blanc agressif…), de l'eau rentre dans la coque et remplace l'air qui y était contenu. Et devinez quoi? Le bateau devient plus lourd, donc il coule. C'est l'utilité des compartiments étanches ou des double-coques, qui permettent d'empêcher l'eau de s'infiltrer partout en cas de sinistre.

• Un déséquilibre qui n'est apparent

Le concepteur du bateau devra aussi veiller à ce que le centre de gravité de l'ouvrage soit correctement placé pour que le bateau reste en équilibre, et la charge du bateau devra être correctement répartie. Dans le cadre des navires de croisière modernes comme le Harmony of the seas, qui à force d'étages ressemblent à des immeubles flottants, le déséquilibre n'est qu'apparent: les structures hautes sont relativement légères, et le centre de gravité est fortement abaissé par un lest important placé à fond de cale.

Cela vaut pour la cargaison des navires de commerce, où l'on prend soin de ne pas placer toutes les marchandises du même côté. Des ballasts permettent aussi de compenser les déséquilibres ou les variations de poids d'une cargaison à l'autre: quand le bateau est vide, les ballasts se remplissent d'eau pour ajouter du poids; quand il est plein, les ballasts se vident. 

 Source

 

Commenter cet article

Archives