La science de la densité et de la flottabilité détermine si les objets vont couler ou flotter dans l'eau. Si la densité d'un objet est supérieure à l'eau, il coulera. Inversement, si la densité d'un objet est inférieure à l'eau, il flottera. Dans le cas du caoutchouc, il flotte parce que sa densité est très inférieure à celle de l'eau.

Densité

La densité est une mesure de la quantité de masse qu'un objet possède pour un volume donné. La masse est généralement mesurée en grammes, et le volume en centimètres cubes. Plus un objet est dense, plus il pèsera. Par exemple, si l'objet A a une densité de 10 et l'objet B une densité de 100; l'objet B pèsera 10 fois plus que l'objet A.

Flottabilité

Le principe d'Archimède déclare que la force de flottabilité sur un objet submergé est égale au poids du fluide déplacé par l'objet. Autrement dit, si la masse de l'objet est inférieure à la masse de l'eau, pour le volume donné, l'objet sera poussé vers le haut à la surface par la force de flottabilité. Si la masse de l'objet est supérieure à la masse de l'eau, pour le volume donné, l'objet coulera parce que la force de flottabilité n'est pas assez forte pour supporter l'objet.

Relation entre la densité et la flottabilité

La flottabilité dépend de deux facteurs: la masse et le volume. Ceux-ci sont les deux mêmes facteurs qui déterminent la densité d'un objet. Afin de comparer les masses relatives d'un objet et de l'eau, la question du volume doit être supprimée de l'équation. Ceci est accompli en comparant la densité de l'objet avec la densité de l'eau. La densité de l'eau, bien qu'elle varie légèrement en fonction de la température, est supposée être de 1 gramme par centimètre cube. En comparant cette densité à la densité de tout autre objet, on peut déterminer si la densité relative de l'objet est supérieure ou inférieure à celle de l'eau. Si elle est plus haute, elle coulera, et si elle est plus basse, elle flottera.

Caoutchouc dans l'eau

La densité du caoutchouc mou est de 0,11 gramme par centimètre cube. Si vous aviez un cube de caoutchouc avec des côtés égaux à 10 centimètres, son volume serait de 1000 centimètres cubes. La masse de ce cube de caoutchouc serait égale à sa densité multipliée par 1.000 ou 110 grammes. Si ce cube de caoutchouc était placé dans l'eau, il déplacerait 1 000 centimètres cubes d'eau. La masse de l'eau déplacée serait égale à sa densité multipliée par 1.000, ou 1.000 grammes. Le principe d'Archimède stipule que le caoutchouc flotterait parce que la force de flottabilité de l'eau, équivalente à 1 000 grammes, serait supérieure au poids du cube de caoutchouc, 110 grammes. Alors que cela démontre les mathématiques derrière la flottabilité du caoutchouc, tout ce qui est vraiment nécessaire est simplement de comparer sa densité à celle de l'eau, car cela prend le volume complètement hors de l'équation. Parce que la densité du caoutchouc est inférieure à celle de l'eau, vous savez qu'il flottera - peu importe la quantité de caoutchouc que vous submergez.