Pourquoi certains objets flottent et pas les autres?

Un bout de bois flotte, un caillou coule (du moins, la plupart...)    Bizarre cette affaire, car même un gros tronc d'arbre très lourd surnage, mais pas un ridicule gravillon. Ce qui compte n'est donc pas uniquement la masse.

Si l'on enfonce une balle de ping-pong sous l'eau, et qu'on la lâche, elle remonte très vite, et même jaillit hors de l'eau comme un poisson sauteur. Il est bien plus difficile d'enfoncer sous l'eau un très gros ballon, on dirait que l'eau veut nous le renvoyer à la figure. Le volume de l'objet semble donc aussi jouer un rôle.

La solution tient dans une phrase qui a bercé et endormi des générations d'écoliers: c'est le principe d'Archimède, et je ne résiste pas au plaisir sournois de le citer à nouveau, accrochez-vous bien:

Tout corps plongé dans un liquide subit une poussée verticale de bas en haut égale au poids du volume d'eau déplacé.

Wouaaah, balaise...    Essayons de traduire: Supposons que notre liquide soit de l'eau, alors 1cm³ d'eau pèse 1g. Facile. Si l'on enfonce sous l'eau un objet de 12cm³, tout se passe comme si l'eau l'allégeait de 12g (car l'objet a déplacé 12cm³ d'eau qui pèsent 12g!). Jusque là, ça va. Maintenant, deux suites possibles, soit l'objet pèse plus de 12g, mettons 18g, il a beau être allégé de 12g, il y en a encore 6 qui le tirent vers le fond, il coule. S'il ne pèse par exemple que 7g, il remonte à la surface et flotte.

Et flotte-t-il bien diront certains? Il flotte exactement de telle sorte que le morceau sous l'eau ait un volume suffisant pour équilibrer la position de l'objet à la surface. Comme sa masse était de 7g, il suffit que 7cm³ de l'objet soient immergés, et donc que 5cm³ dépassent...

Vous pouvez observer les effets des changements de densités sur la flottaison des objets ici.

    Par exemple, un glaçon a une masse volumique (c'est le terme officiel) de 0,9g/cm³ et l'eau liquide de 1g/cm³, la partie immergée (sous l'eau) est de 90% du volume total, d'où les problèmes du Titanic...

Bien sûr, un objet peut flotter dans autre chose qu'un liquide, dans un gaz aussi c'est possible: c'est le comportement habituel des dirigeables et des ballons à air chaud, ils sont moins denses que l'air qui les entoure et ils montent, comme monte un bout de bois libéré sous l'eau.