Les bateaux peuvent avoir de nombreuses formes et fonctions différentes, mais ils doivent tous flotter.
L’exigence fondamentale de conception d’un bateau est de flotter, bien qu’il y ait beaucoup de détails compliqués et de spécialisations au-delà de cela. Depuis lors, les bateaux sont devenus de plus en plus sophistiqués, et ils peuvent maintenant transporter d’énormes cargaisons et traverser des eaux dangereuses en toute sécurité.
Les bateaux ne coulent pas parce qu’ils sont conçus et construits pour éviter qu’ils ne chavirent ou ne coulent sous leur poids et la cargaison pour laquelle qu’ils ont été conçus.
C’est le cas pour tous les types et styles de bateaux, tant que l’eau est maintenue à l’extérieur de la coque.
Voici une explication de ce qui fait qu’un bateau flotte, ce qui est l’exigence la plus fondamentale de la conception des bateaux. Dans cet article, nous traiterons de ce sujet en huit points différents.
Pourquoi Les Bateaux Flottent Et Ne Coulent Pas ?
Le déplacement d’un bateau mesure la poussé et la flottabilité. Le déplacement de l’eau se produit lorsque la force du bateau pousse l’eau vers l’extérieur et l’éloigne de lui, ce qui le maintient stable dans l’eau et à flot (en mouvement). Si la flottabilité est supérieure au poids, toutes les tailles de bateau, du canoë au cargo de haute mer, flottent.
1. Pourquoi Les Bateaux Flottent-ils Et Les Rochers Coulent ?
Les bateaux flottent parce qu’ils sont plus légers que le volume d’eau dans lequel ils se trouvent.
En fait, le bateau est moins dense que l’eau, donc il flotte. La roche est plus dense que l’eau, donc elle coule.
Les bateaux sont toujours construits avec une coque qui empêche l’eau d’entrer, et l’air et les marchandises de sortir. Le bateau a évidemment un poids et une densité, mais il est moins dense que l’eau qui l’entoure.
Notez qu’un rocher n’est pas aussi lourd lorsqu’il est sous l’eau car l’eau exerce une force de “flottaison” sur le rocher, juste assez pour la maintenir en-dessous de la surface.
Comment Fonctionne Le Déplacement ?
Le déplacement décrit en fait la quantité d’eau déplacée par le bateau, mesurée par le poids du bateau, par exemple en livres ou en kilogrammes.
L’eau qui entoure un bateau exerce une force de flottaison égale pour maintenir le bateau à la surface en appuyant sur le bateau vers l’intérieur, alors qu’il tente de briser la coque.
Imaginez qu’un trou dans un bateau permette à l’eau d’y pénétrer. La force de flottaison est la force qui agit sur l’ensemble de la coque (comme si elle s’écoulait par une fissure) pour assurer la flottabilité qui maintient le bateau à flot lorsqu’il n’a pas de fissures.
Si le bateau se remplit d’eau, il n’a plus de flottabilité et va couler.
Un rocher déplacera également une certaine quantité d’eau, mais le poids du rocher est supérieur à celui de l’eau qu’il déplace, donc il coulera.
2. La Taille a-t-elle Une Incidence Dur La Flottabilité ?
La flottabilité est la force de flottaison de l’eau qui retient un bateau et qui est égale au déplacement.
Comme un bateau plus grand et plus lourd déplace plus d’eau, son niveau de flottabilité est beaucoup plus élevé qu’une petite barque.
Article connexe : Pourquoi Les Bateaux Flottent Et Ne Coulent Pas (Explication Pour Débutant)
Par exemple, une petite barque ne peut contenir qu’une quantité limitée de poids et de personnes avant d’être poussée jusqu’au niveau de l’eau, puis de se remplir d’eau et de couler.
Si vous remplissez une barque avec cinq personnes et une cargaison, il est fort probable qu’elle coule en fonction du poids total.
En revanche, si vous remplissez un bateau de pêche commerciale avec le même poids, il flottera parce que sa flottabilité (ou sa capacité à transporter plus de marchandises et à déplacer plus d’eau) est beaucoup plus élevée.
3. Comment Les Grands Bateaux Peuvent-ils Flotter ?
Plus le bateau est grand, plus sa flottabilité est élevée.
Les gros bateaux peuvent flotter même s’ils sont plus lourds car ils ont un déplacement d’eau plus important.
Cela signifie que leur flottabilité dépasse leur poids d’un degré plus élevé, ce qui leur permet de mieux flotter que les petits bateaux.
Les cargos de haute mer sont conçus pour flotter très haut au-dessus de la ligne de flottaison lorsqu’ils sont vides, puis lorsqu’ils sont remplis de marchandises, ils se stabilisent à leur ligne de flottaison normale.
C’est également la raison pour laquelle les grands bateaux sont plus performants par mauvais temps et lorsqu’ils sont confrontés à des vagues plus fortes, ils ont plus de chances de rester robustes et sont moins affectés.
Comme ils ont une plus grande capacité de flottabilité, les forces marines qui agissent sur eux représentent un pourcentage plus faible de leur déplacement et de leur flottabilité.
4. Comment Les Bateaux En Acier et En Métal Peuvent-ils Flotter ?
Comme les coques des cargos et des navires de croisière, l’acier et le métal utilisés dans les bateaux ne sont que la structure extérieure qui empêche l’eau d’entrer dans le bateau.
Il est évident qu’un morceau d’acier solide est plus dense que l’eau, de sorte qu’il coule. Un navire en acier a une structure qui déplace une énorme quantité d’eau, donc une force de flottaison tout aussi énorme le fait flotter.
Tant que l’intérieur du bateau est plein d’air et que le poids du bateau et de la cargaison ne dépasse pas la force de flottaison lorsqu’il est dans l’eau, il flottera.
5. La Forme D’un Bateau Permet-elle De Flotter ?
La forme d’un bateau ne l’aide pas vraiment à flotter.
Par exemple, un ballon de plage flottera, mais un bateau de forme sphérique ne flottera pas bien.
Cependant, la forme d’un bateau est essentielle pour qu’il fonctionne comme prévu et pour qu’il soit stable et performant.
Les bateaux rapides sont construits pour la vitesse, tandis que les pontons sont construits pour les excursions lentes d’une journée, par exemple.
Voici différentes formes de coques que peuvent prendre les bateaux:
6. Quelle Forme De Bateau (coque) Peut Supporter Le Plus De Poids ?
Par souci d’efficacité, la forme d’un bateau peut supporter le plus de poids pour sa taille.
Pensez à une barge pleine de sable et de gravier. Bien sûr, une barge n’est pas connue comme le type de bateau le plus rapide, et elle doit être remorquée par des remorqueurs très puissants.
Pourtant, ce sont eux qui ont tendance à supporter le plus de poids et à le faire très efficacement, même par temps de tempête.
Les cargos de haute mer sont pour la plupart en forme de boîte, avec un avant pointu et une forme inclinée sous l’eau à l’arrière pour une meilleure performance.
7. Quelle est la conception de coque de bateau la plus stable ?
Chaque architecte naval peut avoir une opinion différente sur la meilleure conception en matière de stabilité et sur tous les autres facteurs qui déterminent les performances d’un bateau.
Par exemple, un bateau rapide est plus stable lorsqu’il a la forme d’un hors-bord à des vitesses élevées, car le nez pointu coupe mieux l’eau. Un ponton ou un catamaran, quant à lui, est stable parce qu’il a une “large surface” entre ses flotteurs sur le fond. Ces deux types de bateaux sont stables mais ont des fonctions différentes.
Chaque architecte naval aura des conceptions différentes pour des utilisations différentes, d’un voilier rapide pour faire le tour des circuits de course à un voilier marin qui peut naviguer autour le monde entier.
Parmi les facteurs qui influent sur la stabilité d’un bateau, citons la forme de la coque sous l’eau, la forme du bateau et sa hauteur au-dessus de l’eau qui sera poussée par le vent et les vagues, ainsi que le système de propulsion des moteurs et des voiles. Voici quelques avantages et inconvénients des différentes variantes de coques sur l’image suivante (à notez qu’un clapot se définit par une succession de vagues):
8. Comment Calculer Si Un Bateau Peut Flotter ?
Il est facile de connaître le poids d’un bateau, mais le plus délicat est de calculer le volume du bateau qui se trouvera sous l’eau et de créer la force de flottaison qui maintient le bateau à la surface. Cela nécessite des calculs détaillés du volume du bateau à des hauteurs croissantes de la coque au-dessus de la coque.
Lorsque le volume de l’eau déplacée est égal au poids du bateau, il s’agit du niveau où le bateau commencera à couler.
Si le bateau est plus lourd, il sera plus bas dans l’eau ; s’il est plus léger, il sera plus haut.
Voir l’article correspondant : Pourquoi les bateaux s’inclinent-ils d’un côté ?
Dernières réflexions :
Un bateau flotte parce qu’il déplace un volume d’eau qui crée une force de flottaison pour le maintenir en place.
Si un bateau se remplit d’eau, le poids de cette eau s’ajoute au poids du bateau, et il y aura moins de flottaison pour soutenir le bateau. La plupart des bateaux coulent parce que leur coque et les matériaux de leur équipement sont plus lourds que l’eau.
S’il y a des compartiments de flottaison intégrés ou si les matériaux de la coque sont plus légers que l’eau (comme le bois), et qu’aucun poids ne le tire vers le bas (comme un moteur), alors un bateau restera à la surface de l’eau même s’il est plein d’eau. C’est le cas des barques et des canoës.
Enfin, l’eau doit être maintenue à l’extérieur de la coque pour qu’un bateau puisse flotter. C’est pourquoi une pompe de cale ou une écope est une pièce d’équipement importante pour chaque bateau.
