CORPS FLOTTANTS

cbe un autre de cuivre massif B, et qui peut le remplir très-exactement. Puis on les suspend ensemble à l'un des plateaux d'une balance hydrostatique (balance dont les bassins portent en dessous de petits crochets pour y suspendre différents corps), et l'on fait équilibre par des poids mis de l'autre côté. Les choses étant ainsi disposées, on fait plonger le cylindre massif dans l'eau. Le plateau auquel il est attaché se soulève aussitôt, et pour rétablir l'équilibre, il faut remplir d'eau le cylindre creux; alors le fléau reprend son horizontalité^ pourvu que le cylindre massif reste complètement immergé. Et de là suit évidemment que la poussée du liquide contre ce dernier égale le poids du liquide .qu'il déplace. Dans la balance ordinairement employée pour faire cette expérience, le plan I, qui supporte l'axe du fléau, est porté à l'extrémité d'une règle à crémaillère F qui peut se soulever à l'aide du pignon C; cette disposition rend l'immersion plus facile.

Si l'on veut réaliser par l'expérience les différents cas qui peuvent se présenter lorsqu'un corps solide est plongé dans l'eau , on peut se servir d'un œuf. Celui-ci va au fond dans l'eau pure; il flotte sur une dissolutTon très-concentrée de sel marin dans l'eau; enfin, il se tient en équilibre, dans toutes les positions, au milieu d'une dissolution saline d'un degré de concentration convenable. (H. V.)

STABILITÉ DE l'ÉQUILIBRE DES CORPS FLOTTANTS.

Les conditions d'équilibre d'un corps, soit plongé, soit flottant, sont au nombre de deux, savoir : 1° £e corps doit déplacer un poids de liquide égal au sien; 2** le centre de gravité du corps et le centre de poussée doivent être sur la même verticale. L'équilibre est toujours stable lorsque le premier de ces points est au-^ssous du second. En effet, soient c le centre de poussée et g le centre de gravité d'un corps flottant (fig. 3S8); si les deux conditions ci-dessus sont satisfaites, les forées appliquées en c et en g, étant égales et contraires, elles se détruisent, et il y a équilibre. Si, de plus, g est au-dessous de c, Téquilibre est

Fig. 35S.

Fig. 359.

Fig. 360.

i08 APPLICATIONS BU PRINCIPE d'ARCHImSdE.

nécessairement stable ; car si le corps est incliné comme le montre la figure 359, les forces appliquées en c et en 9 tendent évidemment à le ramener à la position verticale. Mais si le centre de poussée est au-dessous du centre de gravité^ il n'y a qu'équilibre instable lorsque les points 9 et c sont sur la même verticale, car aussitôt qu'on incline le corps (fig. 360), les actions des deux forces concourent pour le faire chavirer et le ramener à sa première position (fig. 358).

Cependant, avec une forme convenable, un flotteur peut être en équilibre stable à la surface d'un liquide, quoique son centre de gravité soit un peu au-dessus du centre de poussée.

p*6- 3^*- Supposons, en effet, que ABC

(fig. 361 ) représente la section d'un flotteur pour lequel les deux centres soient en G et en P. Dans l'état d'équilibre, si le mouvement de l'eau amène le flotteur dans la position A'B'C, les déplacements des points G et P sont évidemment tels^ que les forces qui s'y trouvent appliquées tendent à ramener le corps entier à la position ABC. Il n'est pas besoin de faire remarquer qu'un effet de ce genre se produit dans les mouvements des embarcations ordinaires. Ce qui précède explique pourquoi, dans beaucoup d'appareils flottants, on charge la partie inférieure de corps lourds auxquels on donne le nom de lest^ et qui sont destinés à abaisser le centre de gravité au-dessous du centre de poussée. Par exemple , quand un navire de commerce n'est pas chargé , on le leste avec du sable qu'on jette au fond. Les vaisseaux de guerre sont lestés avec des prismes en fonte dont on recouvre l'intérieur de la cale, etc. (H. V.)

APPLICATIONS DU PRINCIPE d'aRCHIMÈDE.

Le principe d'Archimède peut servir à expliquer une multitude de phénomènes, et on en fait de fréquentes applications. Chacun a pu observer qu'une masse, assez lourde pour qu'on ne puisse la remuer sur terre , peut être facilement soulevée quand elle est plongée dans l'eau. La densité moyenne du corps de l'homme est peu supérieure à celle de l'eau ; aussi n'a-t-on que peu d'efforts à faire pour se soutenir près de la surface, et encore une partie de ces efforts est-elle employée, dans la natation, à soutenir hors de l'eau la tète, qui,' chez Thomme, a un grand poids par rapport aux membres inférieurs et tend pour

CONDITIONS d'Équilibre des liquides superposés. i09

cette raison à plonger. Les cadavres des animaux vont d'abord au fond de l'eau^ puis viennent à la surface au bout de quelques jours, parce que la décomposition putride produit des gaz qui gonflent les tissus et augmentent le volume du corps sans changer son poids. L'eau de mer étant plus dense que l'eau douce, à cause des sels qu'elle tient en dissolution, un navire s'enfonce moins dans la mer que dans une rivière. Quand il est destiné à remonter un fleuve, il faut donc que la charge soit calculée de manière qu'il ne s'enfonce pas trop dans l'eau douce. On a des exemples de navires qui ont sombré è lembouchurc de rivières, faute d'avoir tenu compte de cette circonstance.

On a fait une application heureuse de la théorie des corps flottants au sauvetage des objets tombés au fond de la mer, comme les débris d'un vaisseau naufragé. On attache au débris submergé des tonneaux pleins d'eau dont l'ouverture est au-dessous. On fait ensuite arriver par cette ouverture, au moyen de tuyaux flexibles, de l'air qu'on refoule avec des pompes. Cet air chasse l'eau des tonneaux, dont le poids e4 alors bien inférieur à celui du liquide déplacé, et la force de poussée soulève la masse, si le nombre de tonneaux est suffisamment grand, et l'amène d'un seul coup à la surface.

conditions d'équilibre des liquides superposés.

Quand plusieurs liquides de densités différentes, et n'exerçant aucune action chimique les uns sur les autres, ont été fortement agités dans an même vase, qu'on laisse ensuite en repos, ces liquides ne tardent pas à se séparer et à se placer les uns au-dessus des autres , les plus denses au fond, les plus légers vers la partie supérieure. Cette séparation s'opère par les mêmes causes qui font mouvoir les corps solides dans les fluides : le liquide le plus dense, se réunissant en gouttes dont le poids est plus considérable que celui du fluide hétérogène qu'elles déplacent, doit descendre; l'inverse a lieu pour le liquide le plus léger. Lorsque l'équilibre est établi, les liquides se trouvent superposés dans l'ordre décroissant de leurs densités, en sorte que le centre de gravité de la masse totale est le plus bas possible, comme l'exige la condition de stabilité; toutes les surfaces de séparation sont des plans horizontaux, ce qui doit être d'après les lois qui régissent les liquides en équilibre. L'expérience se fait avec un tube fermé (fig. 362 ci-après), dans lequel on introduit des liquides différents, qui sont ordinairement dii mercure, une dissolution concentrée de carbonate de potasse, de

VASES GOMHUNIQUANTS.

Fig. 362. Talcool et de Thuile de naphte; c'est ce qu'on nomme la fiole aux quatre éléments. Si l'on vient à mélanger ces liquides en agitant le tube et è le laisser ensuite en repos dans la position verticale , on observe que le mercure, qui est le plus dense, se précipite au fond , puis, au-dessus du mercure, se déposent successivement leau, l'alcool et l'huile de naphte. Tel est, en 'effet, l'ordre des densités décroissantes de ces corps. C'est afin que l'eau ne se mêle pas à l'alcool qu'on la sature de carbonate de potasse, ce sel n'étant pas soluble dans l'alcool. (H. Y. )