"Oasis of the Seas" est le plus grand navire de croisière du monde avec une masse de 100 000 tonnes, mais il flotte. Les concepteurs de navires utilisent le principe d'Archimède qui stipule que pour qu'un bateau flotte, il doit déplacer un volume égal d'eau plus que son propre poids. Ce concept complexe est rendu plus accessible aux étudiants par l'utilisation de démonstrations et d'expériences intéressantes comme celles décrites ci-dessous.

Comment tout a commencé

Dans la Grèce antique, le roi Hiero II a commandé une couronne être faite par un orfèvre local. Il doutait que ce soit de l'or pur, alors il a confié au philosophe-scientifique Archimède la tâche de le découvrir. Archimède entra dans un bain chaud et vit l'eau se répandre sur le côté alors qu'il s'enfonçait dans la baignoire et réalisa que l'eau déplacée était égale au volume de son corps. "Eureka!" S'exclama-t-il lorsqu'il a déterminé qu'il pouvait utiliser cette technique de déplacement pour calculer le volume et la densité de la couronne. Son test prouvait que la densité de la couronne était inférieure à celle de l'or, donc la couronne n'était pas de l'or pur. Quand on lui demande pourquoi un cylindre d'aluminium coule, un élève peut incorrectement répondre: «Parce que ça pèse plus. »Donnez aux élèves deux morceaux de papier d'aluminium de 5 pouces par 5 pouces. Trouvez la masse des deux. Demandez aux élèves de croquer un carré de papier d'aluminium dans une boule serrée, de le laisser tomber dans l'eau et de le regarder couler. Expérimentez avec le deuxième carré jusqu'à ce que vous trouviez un moyen de faire flotter l'aluminium. Lorsque l'aluminium a la forme d'un bateau, il flottera car le volume a considérablement augmenté alors que la masse est restée la même. La coque du bateau est remplie d'air, augmentant le volume sans ajouter de poids significatif. Le bateau flottera si la masse du bateau est inférieure à l'eau qu'il déplace. Avec une coque creuse, le bateau déplacera plus d'eau que la balle.

Le ballon d'hélium planant

La force de gravité dépend de la masse de l'objet pour l'entraîner dans un fluide. Lorsque l'objet commence à couler, la force de flottabilité agit pour pousser l'objet vers le haut. Si la force gravitationnelle est supérieure à la force de flottabilité, l'objet coulera. Les ballons d'hélium flottent dans l'air parce que la masse de l'air qu'ils déplacent est plus grande que la masse de l'hélium et du ballon. Attachez un ruban à un ballon d'hélium et il flottera parce que la force de flottabilité est supérieure à la force gravitationnelle. Augmentez la force de gravité en augmentant le poids. Attachez les bretzels au ruban, en augmentant le poids jusqu'à ce que le ballon coule. Maintenant, grignotez des petits morceaux de bretzel jusqu'à ce que le ballon commence lentement à s'élever. Si vous pouvez faire «planer» le ballon, la force gravitationnelle est égale à la force de flottabilité.

Raisin flottant

En utilisant le principe d'Archimède, les élèves peuvent déterminer si un objet va couler ou flotter différents fluides. Préparer un verre clair avec de l'eau chaude. Ajoutez un raisin et il coulera. Ajoutez du sel au verre et le raisin commence à flotter. Souvenez-vous du principe d'Archimède: Si un objet pèse plus que son propre volume dans le liquide, il coulera. Ajouter du sel à l'eau augmentera la masse par unité de volume jusqu'à ce qu'elle soit égale ou plus dense que le raisin. À ce moment, le raisin flottera.