Mécanique des fluides : tout coule de source !

Depuis des millénaires, l’humanité est dépendante des forces de la nature. Mais, comment avons-nous réussi à comprendre ces phénomènes physiques ? Explications dans ce nouvel épisode de Déclics sur les moments clés qui ont permis de comprendre la mécanique des fluides.

La légende de la poussée d’Archimède

Selon la légende, le souverain Hiéron aurait demandé à Archimède de vérifier l’honnêteté d’un artisan orfèvre. Il aurait posé à Archimède le problème suivant : l’orfèvre a reçu un lingot d’or pour fabriquer une couronne, mais le roi pense que l’artisan a détourné une partie de l’or et a mélangé le reste avec de l’argent pour obtenir le même poids et camoufler son vol. Alors qu’Archimède était en train de réfléchir dans les bains publics, il trouva la solution à l’énigme du roi. Toujours selon la légende, il serait sorti tout joyeux, se leva nu et cria « J’ai trouvé ! », en grec ancien « Euréka ! ». En effet, Archimède avait trouvé la solution, car l’argent n’a pas la même volumique que l’or. Exemple : prenons un cube d’or d’environ 20 kilos. Le même cube en argent pèse presque deux fois moins, soit environ dix kilos. A poids égal, il faut un plus gros volume d’argent que d’or. Pour résoudre l’énigme d’Archimède, il faut calculer le volume du lingot d’or et le comparer avec celui de la couronne. Si l’orfèvre est honnête, les volumes seront les mêmes.

La mise en pratique de la poussée d’Archimède

Pour Archimède, son raisonnement est simple « Si je plonge un lingot d’or dans une bassine à ras bord, l’eau va déborder. Idem pour la couronne. Il suffit de récupérer soigneusement les deux volumes d’eau et de les comparer. » L’orfèvre est pris la main dans le sac, car la légende raconte que le volume d’eau représentant la couronne aurait été légèrement plus grand. Bien avant Archimède, d’autres écrits rapportent déjà l’étude de ses phénomènes, comme le philosophe grec Aristote pensait que les éléments eau, terre, feu, air, étaient organisés selon un ordre précis et immuable. Archimède émet une autre hypothèse, car pour lui tout est question de volume d’eau.

Pourquoi les icebergs flottent-ils ?

C’est grâce à ce principe simple que l’humanité a réussi à faire flotter de nombreux bateaux du plus petit au plus grand. Il en est de même pour les icebergs qui ont une masse qui peut monter jusqu’à plusieurs milliards de tonnes pour les gros. Si les icebergs flottent, c’est que la glace qui les compose est moins dense et plus légère que les liquides.

La notion de pression atmosphérique

Au I^er siècle, le savant grec Héron d’Alexandrie introduit la notion de pression et le principe du siphon. Plusieurs siècles plus tard, au XVII^e siècle, Evangelista Torricelli pense que l’air exerce une pression sur l’eau d’un puits. C’est en cherchant à démontrer la preuve de sa théorie qu’il invente le baromètre, qui nous permet aujourd’hui de mesurer la pression atmosphérique. Pour comprendre cette notion, il faut se dire que l’atmosphère terrestre exerce un poids d’environ 10 tonnes au mètre carré. Contrairement aux expériences présentées dans la vidéo, le corps humain n'est pas écrasé par cette pression, car il a la même pression à l’intérieur et à l’extérieur.