Pourquoi ça coule ?

Norah - 8 ans

(Si tu pouvais changer de prénom, ça sent le délit d'initiée...)
Attention !!!! Encore beaucoup de choses à lire, pour bien comprendre.

Eh ben, c'est même pas vrai !!!

On connaît des bois qui coulent (bois d'ébène) et des très gros objets en métal qui flottent:
des bateaux fabriqués avec de l'acier* (Le Titanic, ce célèbre paquebot flottait... enfin avant de couler).


Un autre cas
Ce trombone en acier (on reparlera de l'acier plus bas) flotte (ça a un rapport avec la tension superficielle, tu peux relire l'article sur eau et paille)


Lourd ou léger.

Interroge tes grands-parents (c'est une vieille devinette de leur temps): "qu'est-ce qui est le plus lourd: un kilo de plomb (métal) ou un kilo de plumes *? Alors....?
Les deux sont donc aussi lourds, simplement le kilo de plomb prend pas trop de place et pour faire un kilo de plumes il faudra un grand sac.... c'est plus grand, plus gros ....

Cette devinette a même inspiré un artiste:




*tu peux actualiser cette blague: qu'est-ce qui est le plus lourd ?
Un kilo de Chamallow ou un kilo d'épinards ? (en tout cas les épinards, c'est plus pénible à avaler)
Un kilo de Jean-Marie Bigard ou un kilo de Maître Gims ?
à toi d'en inventer d'autres...

Plus grand, plus gros: tout ça c'est le volume !!

Question: est-ce qu'un de tes cheveux est plus grand qu'un dé ? oui
Est-ce qu'un des tes cheveux est plus gros ? non
On est donc bien embêté... On va donc parler de la place que prend chacun d'entre eux, c'est- à dire du volume. Tu peux faire rentrer pleins de cheveux (des centaines sans doute*) dans le volume d'un dé.. Le dé un donc un plus gros volume.


*On peut faire le calcul pour l'histoire des cheveux et du dé (demande à une grande sœur qui traîne pas loin).
Problème de maths 😰
soit un dé d'un volume de 2 cm3,  des cheveux faisant chacun 10cm de long et de diamètre 10-4cm. Sachant que le volume d'un cheveu se calcule comme celui d'un cylindre.
Combien peut-on mettre de cheveux dans ce dé ?

Ce n'est donc pas une question de lourd ou léger, mais de densité

Qu'est-ce qui est le plus lourd: le Titanic ou un smartphone ?
Qui est-ce qui coule le Titanic ou le smartphone ? réalise l'expérience... (bon ok, tu peux pas, tu n'as pas de Titanic et tu risques de ne pas rigoler bien longtemps si tu tentes l'expérience avec le smartphone d'une ado... peut-être avec celui d'un adulte.... non plus... bon, on prend un autre exemple)

Réalise l'expérience avec une pièce de monnaie et regarde une barque flotter...
La barque est plus lourde mais  sa densité est plus faible.
Chaque matériau a une densité définie.
La densité de l'eau c'est 1. Un objet qui a une densité supérieur à 1, va couler.... Un objet qui a une densité plus petite que 1 (et oui ça existe, un demi, un quart par exemple), va flotter.

Densité et molécules (souviens toi des molécules et des atomes)

Chaque matière a une densité propre. Si on imagine des objets fait qu'un seul genre de particule (atome), l'objet aura la même densité que l'atome dont il est fait.

Quelques exemples
le plus léger: Hydrogène (12 fois moins dense que l'air)
le  deuxième= Hélium: 6 fois plus léger que l'air (c'est ça qui permet au ballon stratosphérique de monter dans le ciel)
Fer: 8 fois plus dense que l'eau
Plomb: 11 fois plus dense que l'eau
le champion c'est l'Osmium: 22 fois plus dense que l'eau ! C'est à dire que si tu remplis une bouteille d'eau classique avec de l'osmium, elle sera aussi lourde que 2 petites filles comme toi ! (n'essaie pas de faire rentrer 2 petites filles dans une bouteille, tu vas casser la bouteille)

Un bateau en fer: densité= 8 (à peu près) donc ça coule ?

Si on prend le Titanic pour exemple, c'est pas vraiment en fer mais en acier= c'est un mélange de fer et de carbone (mais bon surtout du fer alors on va pas chipoter). Donc oui ça devrait couler.
Mais si tu regardes bien comment est fait un bateau, tu remarqueras que ce n'est pas un cube ou une planche toute plate, mais au contraire , on a une coque avec à l'intérieur plein de vide, ou plutôt plein d'air !!!


La densité de l'air est très faible, donc la moyenne de la densité de beaucoup d'air avec un peu d'acier reste plus faible que l'eau. on peut même rajouter des cabines, des sièges, un toboggan aquatique, un piano à queue, un lustre en cristal et du champagne pour que les gens s'amusent comme des petits fous... ça flottera toujours.

Passagers du Titanic qui s'amusent comme des pt'its fous (reconstitution)


Et si pendant qu'ils font les fous, si on remplaçait l'air qu'il y a dans la coque par de l'eau comme ça, juste pour voir.... Que se passerait-il ? Eh bien ça serait bien le bazar...et ça rigolerait moins !

Exemple de 2 personnes qui rigolent moins quand il y a plein d'eau

Maintenant la densité moyenne du bateau n'est pas celle de beaucoup d'air + un peu d'acier (et de piano, champagne, vielles dames etc...) mais la densité est beaucoup d'eau + un peu d'acier (+ piano mouillé, et quelques vielles dames aussi, mais ça leur fait du bien).... et donc ça coule....

Le bois est léger donc il flotte ?

Le bois est formé de pleins d'atomes et de molécules différents donc avec des densités différentes. En moyenne ce qui constitue le bois est plus dense que l'eau. mais le bois c'est un p'tit malin, il fait comme les coques de bateaux, il est plein de trous...
En effet, les plantes (donc les arbres), possèdent des vaisseaux, comme nous, on a des vaisseaux sanguins dans lesquels circule le sang... sauf que pour l'arbre ce n'est pas du sang mais de la sève, mais ça sert à peu près à la même chose et les vaisseaux on appelle ça du phloème et du xylème parce que c'est joli comme nom.


Xylème et phloème en animation et en anglais


Les vaisseaux sont comme des tubes (comme des pailles, tiens!) et leur paroi est constituée surtout de cellulose (tiens, comme l'histoire du caca d'éléphant !). Au milieu circule la sève et quand l'arbre est mort, l'air remplace la sève, le bois contient donc beaucoup d'air..... et ça flotte  (je crois que tu as compris).

Et le bois d'ébène ?

Tout simplement les vaisseaux de ce bois sont moins larges, moins vides, il y aura donc moins de place pour l'air, la densité de l'ébène est à peu de près de 1,2 (rappel densité eau=1).
Donc ça coule.... d'ailleurs c'est marrant les bois denses (comme l'ébène), on les appelle aussi les bois de fer ! (c'est marrant, non ?..... non ?)
Les bois qui flottent ont donc un densité plus petite que... ? Je te laisse répondre.

Bonus 1: des cailloux qui flottent !!! (à toi de dire pourquoi)
un indice, c'est en Islande et il y a beaucoup de volcans
(images: superprofpapa Islande 2013)

Bonus 2: un petit jeu sur internet  "ça flotte ou ça coule ?"

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