Une question de poids, de volume et d’imagination...

L’été dernier, Sam et moi avons fait une petite traversée en voilier vers la Corse.
On s’est alors posé la question : “Quand on jette l’ancre, que fait l’eau de la mer ? Le niveau monte-t-il, descend il ou reste-t-il stable ?”

Question fort intéressante, quoique dénuée d’implication stratégique... encore que, si l’on considère un lac, des pécheurs, que se passe-t-il si tous décident de jeter leur ancre en même temps ?

Pour illustrer et surtout résoudre ce problème, voici une expérience (très) amusante :

Matériel

  • un gros bocal de verre rempli d’eau à moitié ;
  • une boîte de conserve vide ;
  • une poignée de clous ;
  • du ruban adhésif ( ou un crayon gras ).

Expérience

Puisque nous n’avons pas de lac (à fortiori de mer ou d’océan) à la portée de la main, nous allons utiliser notre imagination.
Le bocal de verre représentera donc un lac, la boîte de conserve deviendra notre embarcation et la poignée de clous fera office d’ancre.

  • Remplir le bocal aux trois quarts d’eau
  • Faire flotter la boîte de conserve sur ce lac miniature et y déposer la poignée de clous dans la boîte
  • Quand on met les clous dans la boîte, le niveau de l’eau du bocal monte ( jusque là l’expérience se déroule conformément à ce que l’on imaginait )
  • Faire une marque sur le bocal, pour indiquer le niveau atteint par l’eau
  • Maintenant, prendre les clous et laisser les tomber au fond du bocal
  • Noter à nouveau le niveau d’eau ( la boîte de conserve doit toujours être sur l’eau )

Et voilà ! L’énigme est résolue :
Quand on jette l’ancre, le niveau de l’eau descend !
Surprenant, n’est-il pas ?

L’énigme est résolue

Il y a une différence entre un objet immergé et un objet qui flotte :

  • Un objet plongé dans l’eau déplace de l’eau
  • Un objet qui flotte déplace aussi de l’eau, mais pas pour les mêmes raisons

Dans le cas d’un objet qui flotte, c’est le poids qui fait déplacer l’eau.
Ainsi, si on met plus de clous dans la boîte de conserve, le niveau de l’eau du bocal s’élèvera davantage parce que le volume d’eau déplacé augmentera.

Dans le cas d’un objet immergé, c’est le volume qui compte.
Plus un objet prend de la place, plus il déplacera d’eau.
Dans la baignoire, par exemple, les parents font monter le niveau d’eau beaucoup plus que leur enfant, parce que le volume de leur corps est plus grand que le sien.

Dans cette expérience, l’ancre immergée ( les clous ) déplace moins d’eau que le bateau ( la boîte de conserve avec les clous ) ...

C’est pourquoi le niveau d’eau descend quand on jette l’ancre.

On peut donc retenir le principe suivant :

  • Un corps qui flotte déplace un poids d’eau égal à son propre poids.
  • Un corps immergé déplace un volume d’eau égal à son propre volume.

P.-S.

Maintenant que vous savez cela, vous verrez les ferrys, les portes containers, les pétroliers, etc. d’un autre oeil, non ?

Illustration : Almanach Hachette 1927