Physique du primaire et du collège · Grades 1–9
5Flotter et couler
Lâche un caillou dans une flaque : il disparaît au fond. Lâche une feuille : elle reste au-dessus comme un petit bateau. Le bain, les flaques et les étangs posent tous la même question — qu’est-ce qui flotte, qu’est-ce qui coule, et peut-on le deviner avant de le lâcher ?
5.1 Flotter ou couler ?
Définition 5.1 (Flotter et couler)
Un objet flotte quand l’eau le retient à la surface ; il coule quand il descend jusqu’au fond. Un bouchon de liège flotte ; un caillou coule.
Méthode 5.2 (Un essai de flottaison honnête)
- Remplir d’eau un grand saladier (ou l’évier) ;
- poser l’objet sur l’eau doucement — sans le jeter : une éclaboussure peut enfoncer un instant même un objet qui flotte ;
- le lâcher complètement, et attendre en comptant jusqu’à ;
- regarder : en haut, il flotte ; au fond, il coule.
Teste chaque objet de la même façon, pour que la comparaison soit honnête.
Exemple 5.3 (À toi de jouer : le jeu du tri)
Rassemble un bouchon de liège, une pièce de monnaie, une cuillère en plastique, une cuillère en métal, un caillou, un crayon et une feuille sèche, et teste-les un par un avec Méthode 5.2. Flottent : le bouchon, la cuillère en plastique, le crayon, la feuille. Coulent : la pièce, la cuillère en métal, le caillou. Avant chaque essai, dis ta réponse à voix haute — c’est ce que les scientifiques appellent une prédiction, et se tromper est la moitié du plaisir.
5.2 Lourd ou léger ne dit pas tout
Beaucoup de gens devinent : « les objets lourds coulent, les objets légers flottent ». L’eau leur réserve une surprise.
Exemple 5.4 (Le tronc et la pièce)
Un tronc d’arbre tombé est bien trop lourd pour que tu le soulèves — et pourtant il descend la rivière en flottant. Une petite pièce de monnaie pèse moins qu’un biscuit — et pourtant elle coule aussitôt. Lourd ou léger ne peut donc pas être toute la règle : l’énorme tronc flotte pendant que la minuscule pièce se noie.
Exemple 5.5 (C’est la matière qui compte)
Reviens au jeu du tri : la cuillère en plastique a flotté et la cuillère en métal a coulé, alors qu’elles ont la même forme et le même usage. Ce qui a fait la différence, c’est la matière dont elles sont faites — le bois, le liège et la plupart des plastiques sont des matières qui flottent ; le métal, la pierre et le verre sont des matières qui coulent. Un objet se comporte le plus souvent comme sa matière : le bois flotte, qu’il soit une brindille ou un tronc entier.
Remarque 5.6 (Un soupçon de mystère)
Pourquoi le bois flotte-t-il et le métal coule-t-il ? La question est sérieuse, et sa réponse complète est l’un des trésors de ce cours — elle demande des idées qui arrivent dans les années suivantes. Pour l’instant, nous récoltons de bonnes observations ; le « pourquoi » nous trouvera prêts.
5.3 L’eau pousse en retour
Exemple 5.7 (À toi de jouer : enfonce la balle)
Prends une balle qui flotte dans le bain et enfonce-la lentement sous l’eau avec la paume. Tu sens ? L’eau la repousse vers le haut, et d’autant plus fort que tu l’enfonces — et si ta main glisse, la balle bondit hors de l’eau. L’eau ne se contente pas de laisser flotter les objets : elle les tient activement, comme tes bras tiennent un bébé.
Exemple 5.8 (Le bateau en pâte à modeler)
Roule un morceau de pâte à modeler en boule et lâche-le dans l’eau : il coule — la pâte à modeler est une matière qui coule. Prends maintenant le même morceau et façonne-le en petite barquette aux bords hauts, puis pose-le doucement sur l’eau : il flotte ! Même matière, même morceau — seule la forme a changé. Une forme large et creuse offre à l’eau plus de surface à pousser. C’est le secret des grands navires : le métal est une matière qui coule, mais une coque en métal a la forme d’une immense barquette creuse.
5.4 Exercices
Exercice 5.1 ★
Range en « flotte » et « coule » : un bouchon de liège ; une clé ; une brindille sèche ; une bille ; un canard en plastique ; une pierre.
Solution
Solution de Exercice 5.1.
Flottent : le bouchon de liège, la brindille sèche, le canard en plastique. Coulent : la clé, la bille, la pierre.
Exercice 5.2 ★
Dans Méthode 5.2, pourquoi faut-il poser l’objet doucement sur l’eau au lieu de le jeter ?
Solution
Solution de Exercice 5.2.
Une éclaboussure peut enfoncer un instant sous l’eau même un objet qui flotte : un objet jeté risque donc de te tromper. Le poser doucement puis attendre rend l’essai honnête.
Exercice 5.3 ★
Avant l’essai, Nora devine : « La cuillère en métal va flotter, parce que les cuillères flottent. » Que s’est-il passé dans le jeu du tri ? Que doit regarder Nora au lieu de l’usage de l’objet : la matière ou le nom ?
Solution
Solution de Exercice 5.3.
La cuillère en métal a coulé pendant que la cuillère en plastique flottait. Nora doit regarder la matière dont l’objet est fait, et non son nom ni son usage.
Exercice 5.4 ★
Donne un objet lourd qui flotte, et un objet léger qui coule. Que montre cela sur la règle « les objets lourds coulent » ?
Solution
Solution de Exercice 5.4.
Lourd et flottant : un tronc d’arbre (ou un navire). Léger et coulant : une pièce de monnaie (ou une clé). La règle « les objets lourds coulent » est donc mauvaise — le poids seul ne décide pas.
Exercice 5.5 ★
Une brindille flotte. Un tronc d’arbre entier flottera-t-il aussi ? Quel exemple du chapitre t’aide à répondre ?
Solution
Solution de Exercice 5.5.
Oui — le bois est une matière qui flotte, et un objet se comporte le plus souvent comme sa matière, brindille ou tronc. Le tronc de Exemple 5.4 descend la rivière en flottant.
Exercice 5.6 ★
Enfonce une balle qui flotte sous l’eau du bain, puis lâche-la. Que sens-tu pendant que tu pousses, et que fait la balle quand tu lâches ?
Solution
Solution de Exercice 5.6.
Pendant que tu pousses, tu sens l’eau repousser la balle vers le haut, d’autant plus fort qu’elle descend. Quand tu lâches, la balle remonte d’un coup à la surface — la poussée de l’eau gagne.
Exercice 5.7 ★
Les navires sont en métal, et le métal est une matière qui coule. Quelle forme sauve le navire ? Quelle expérience du chapitre le montre ?
Solution
Solution de Exercice 5.7.
La forme creuse de barquette : une coque large aux bords hauts offre à l’eau plus de surface à pousser. Le bateau en pâte à modeler de Exemple 5.8 le montre — même matière, mais la forme de barquette flotte.
Exercice 5.8 ★
À l’heure du bain, fais l’essai : une bouteille pleine et fermée flotte-t-elle ou coule-t-elle ? Et la même bouteille vide, bouchon vissé ? Dis d’abord tes prédictions, puis essaie.
Exercice 5.9 ★★
Le bateau en pâte à modeler de Léo flotte très bien — jusqu’à ce qu’il l’écrase de nouveau en boule, et là il coule. « L’eau s’est fatiguée de le tenir », dit Léo. Donne une meilleure explication, à l’aide de Exemple 5.8.
Solution
Solution de Exercice 5.9.
L’eau ne se fatigue jamais. Écrasée en boule, la pâte à modeler n’offre à l’eau qu’un petit fond arrondi à pousser ; façonné en barquette creuse, le même morceau s’étale largement, et la poussée de l’eau sur tout ce fond suffit à le soutenir. C’est la forme qui a changé, pas l’eau.