Les bouées, les ballons et les navires sont des exemples familiers d'objets qui flottent. Le phénomène de flottation, cependant, n'est pas généralement compris. La flottation a d'abord été expliquée par le mathématicien grec classique, Archimède, qui a formulé le fameux principe qui porte son nom. Le principe d'Archimède stipule qu'un objet complètement ou partiellement immergé dans un fluide (un liquide ou un gaz) est soumis à une force ascendante ou flottante égale au poids du fluide déplacé. La force de flottabilité résulte d'une différence de densité entre un fluide et un objet immergé dans le fluide.
Imaginez une bouée en liège flottant sur l'eau. Supposons que la bouée a un volume de 2 pieds cubes (pi cubes) et une densité de 15 livres par pi cube. Calculez le poids de la bouée comme suit: cubes de 2 pi x 15 livres /pi cube = 30 livres.
Calculez le poids de l'eau dont le volume est égal à celui de la bouée, en utilisant 62,4 livres /cubes en pieds comme la densité de l'eau, comme suit: cubes de 2 pi x 62,4 lb /pi cube = 124,8 lb /pi cube.
Notez que la bouée, si elle est maintenue sous l'eau, déplace 124,8 livres de l'eau. Selon le principe d'Archimède, la force de flottabilité agissant sur le liège est de 124,8 livres, ce qui est supérieur au poids du liège. Par conséquent, si le liège est libéré, la force de flottabilité le pousse à la surface, où il reste partiellement immergé.
Calculer le volume d'eau déplacé par la bouée flottante, comme suit: 30 livres d'eau /[62,4 livres /cub-ft] = 0,481 pi-cubed.
Calculer la quantité de volume de la bouée restant au-dessus de la surface de l'eau, comme suit: 2 - 0,481 = 1,519 ft-cubed. Le pourcentage du volume de la bouée au-dessus de l'eau est donc: [1.519 /2] x 100 = 76%.
Pointe
La densité de l'eau est de 62,40 livres /pi cube à 26 degrés Fahrenheit , la température de l'eau de mer froide. La densité de l'eau, comme celle de n'importe quel fluide, diminue avec l'augmentation de la température. Par exemple, la densité de l'eau est de 62,30 livres /ft-cubed à 70 degrés Fahrenheit. Les mesures les plus précises impliquant la densité sont obtenues en utilisant des valeurs à des températures spécifiques.
