Tous les liquides sont des fluides, mais il est intéressant de noter que tous les fluides ne sont pas liquides. Tout ce qui peut circuler - comme un gaz - est un fluide et peut créer une force de flottabilité. La flottabilité est causée lorsque les zones de pression plus élevée sous un objet exercent une force ascendante vers les zones de pression inférieure. La quantité de force de flottabilité exercée par un fluide est cependant déterminée par le volume de l'objet et selon le principe d'Archimède.

Pascal et pression

Avant de pouvoir comprendre comment les différences de pression de fluide peuvent affecter la flottabilité, vous devez d'abord comprendre comment la pression se comporte dans les fluides. Le principe de Pascal stipule que lorsque la pression est changée à n'importe quel endroit dans un système fermé, ce changement de pression sera ressenti de façon égale à tous les points de ce système et dans toutes les directions. Ce principe est celui qui permet aux systèmes hydrauliques de fonctionner. Il dicte également que dans un corps de fluide où il n'y a pas de facteurs supplémentaires qui affectent la pression, la pression restera constante et uniforme. Sur Terre, cependant, il y a habituellement au moins une autre force qui provoque une variation de la pression d'un fluide, et cette force est la gravité.

Profondeur et différence

La gravité descend sur tout ça a de la masse. Par conséquent, lorsque la gravité descend sur un corps de fluide, le poids du fluide dans les parties supérieures du corps s'accumule sur le fluide dans les parties inférieures, créant ainsi une augmentation de la pression lorsque vous descendez dans ce fluide. Par exemple, si vous plongez profondément dans un lac, vous sentirez une pression croissante dans vos oreilles - et peut-être même contre votre corps - plus vous plongerez profondément. Si vous arrêtez de vous baigner, la pression plus élevée en dessous de vous vous repoussera vers la zone de basse pression. De cette manière, la gravité a créé une dynamique de pression qui dicte qu'il y aura toujours plus de pression sous un objet submergé qu'au-dessus.

Archimède et Montant

Le philosophe et mathématicien grec Archimède a pris cette compréhension de la pression un peu plus loin, et fait un sens hors de la raison pour laquelle un fluide applique une certaine quantité de force vers le haut à un objet et l'amène soit à se lever et flotter ou lui permet de couler. Il a déterminé que la force ascendante était égale au poids de l'eau déplacée par l'objet submergé. Par exemple, l'eau pèse un gramme par centimètre cube. Si vous submergez une boule avec un volume de 25 centimètres cubes, vous aurez déplacé 25 grammes d'eau. Par conséquent, la force de flottabilité résultante sur cette balle sera de 25 Newtons (les newtons sont des unités qui mesurent la force). Cependant, cette force de flottabilité est toujours basée sur la masse de l'eau déplacée, et non sur la masse de l'objet.

La densité comme facteur décisif

La densité est finalement le facteur qui détermine si un objet va flotter, couler ou rester flottement neutre dans un fluide. Par exemple, si cette boule de 25 centimètres cubes est creuse et remplie d'air, elle sera plus légère que les 25 grammes d'eau qu'elle a déplacés et flottera. Si la balle est faite d'un matériau plus dense, comme le fer, elle pourrait être beaucoup plus lourde et couler rapidement au fond du plan d'eau. Si vous submergez une balle qui pèse exactement 25 grammes, la force de flottabilité ne la fera pas remonter à la surface, mais l'empêchera de couler. Cette boule restera flottante de manière neutre dans le corps du fluide jusqu'à ce qu'elle soit sollicitée par une force extérieure.