Ah l'été... le soleil, la mer, pour les plus chanceux. Si vous avez l'habitude de nager en piscine, ou tout simplement d'y faire la baleine à l'occasion (je ne parle pas pour vous mesdames !), vous vous rendrez sans doute compte une fois dans l'eau de mer qu'il est beaucoup plus facile d'y flotter... Pourquoi ? Parce qu'elle est plus lourde. Mais on peut être plus précis. Densité, salinité, poussée d'Archimède... je vais vous expliquer tout ça.
L'eau de mer : une pincée de sel
L'eau de mer, vous le savez sans doute pour y avoir goûté un jour, pour avoir bu la tasse ou avoir été un brin trop curieux... ou alors parce qu'on vous l'a dit tout simplement, est salée. Cette salinité (ce mot désigne la quantité de sel dans un liquide, en g/kg) tire ses origines dans la formation des océans, il y a plusieurs milliards d'années (voir cet article qui l'explique succinctement).
Or la salinité est un paramètre qui influe sur la densité de l'eau (à température constante, au fur et à mesure que j'ajoute du sel dans mon eau, elle deviendra plus dense). Il s'avère que l'eau de mer, autour de 20°C (parfois plus parfois moins selon l'endroit où vous vous baignez), est plus dense que l'eau de piscine.
Mais...
La densité, c'est quoi ?
La densité, c'est un facteur sans unité qui détermine la masse volumique d'un corps par rapport à un corps de référence. What??? Explications :
- en physique, un corps, c'est en fait un liquide, un solide ou un gaz (pour nous ça sera l'eau de mer donc)
- un corps de référence = l'eau pure à 4°C dans le cas des liquides
- la masse volumique = la masse (en kg par exemple) de ce que l'on peut mettre dans un volume (en dm3 par exemple) donné. Exemple : si je peux mettre 1kg d'un liquide dans un cube de 10cm de côté (d'un volume de 1dm3) la masse volumique de ce liquide est de... 1 kg/dm3.
Donc si je veux déterminer la densité de l'eau de mer dans laquelle je me baigne, je prends 2 récipients strictement identiques (c'est-à-dire de même volume), j'en remplis un de cette eau de mer, l'autre de mon liquide de référence, et j'en pèse les contenus. Le rapport entre les deux poids me donne la densité de l'eau de mer, qui sera plus grande que celle de l'eau de la piscine.
On comprend encore mieux la notion de densité quand on compare des objets tels que le plomb et les plumes. Vous vous souvenez de la fameuse question : qu'est-ce qui est plus lourd, un kilo de plumes ou un kilo de plomb ? Eh bien si la réponse est que les deux ont le même poids, mais on pourrait ajouter que le plomb est plus dense que les plumes, car un kilo de plomb pourra tenir dans la main, alors que pour stocker un kilo de plumes, il faudra un grand sac !
Tout ça pour dire qu'à volume constant, l'eau de mer dans laquelle vous vous baignez est plus lourde que l'eau de la piscine municipale !
On comprend encore mieux la notion de densité quand on compare des objets tels que le plomb et les plumes. Vous vous souvenez de la fameuse question : qu'est-ce qui est plus lourd, un kilo de plumes ou un kilo de plomb ? Eh bien si la réponse est que les deux ont le même poids, mais on pourrait ajouter que le plomb est plus dense que les plumes, car un kilo de plomb pourra tenir dans la main, alors que pour stocker un kilo de plumes, il faudra un grand sac !
Tout ça pour dire qu'à volume constant, l'eau de mer dans laquelle vous vous baignez est plus lourde que l'eau de la piscine municipale !
Mais en quoi ça fait que je flotte mieux si je suis dans une eau plus lourde ? La réponse, est donnée par Archimède.
La poussée d'Archimède
Archimède, qui était loin d'être un cancre, a découvert la loi suivante, que l'on appelle la poussée d'Archimède :
"Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du volume du fluide déplacé."
Vous pouvez observer cette poussée lorsque vous essayez d'enfoncer un ballon dans l'eau : vous sentez qu'une force résiste et augmente au fur et à mesure que le ballon entre tout entier dans l'eau. Oui car plus le ballon entre dans l'eau, plus il déplace d'eau (le "volume de fluide déplacé" cité ci-dessus).
Donc bilan, vous, c'est le corps, et comme l'eau de mer est plus lourde que l'eau de piscine, eh bien elle vous "pousse" plus fort, ce qui fait que vous avez tendance à rester plus facilement en surface ! Pigé ?
Démonstration de l'effet du sel sur la densité de l'eau : on ne peut faire plus simple.
Pour mieux comprendre la densité, je vous engage aussi à reproduire l'expérience chez vous, et à faire varier la quantité de sel. Mais vous pouvez aussi garder le même liquide, et essayer d'y plonger des matériaux de masse volumique différente !
La prochaine fois que vous ferez la planche, pensez-y !
Pour aller plus loin
Démonstration de l'effet du sel sur la densité de l'eau : on ne peut faire plus simple.
Pour mieux comprendre la densité, je vous engage aussi à reproduire l'expérience chez vous, et à faire varier la quantité de sel. Mais vous pouvez aussi garder le même liquide, et essayer d'y plonger des matériaux de masse volumique différente !
3 commentaires:
"la masse volumique = la masse (en kg par exemple) de ce que l'on peut mettre dans un volume (en m3 par exemple) donné. Exemple : combien de litres d'eau pure à 4°C je peux mettre dans un cube de 10cm de côté (d'un volume de 1dm3) ? 1 litre, donc la masse volumique de ce liquide est de... 1 l/dm3."
masse volumique = masse de 1L
donc ici masse de 1L d'eau de mer et s'exprime en kg/L
plus court plus simple et sans erreur
Merci j'ai corrigé le raccourci L-kg. Je préfère garder le dm3 car le Litre n'est pas une unité qui évoque explicitement un volume. On l'assimile trop facilement à une masse (j'ai moi-même fait cette erreur).
wow c'est vraiment super pour comprendre tout...:) javais un rapport de laboratoire a faire et maintenant c,est pas mal plus clair!! merci =D
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