La flotabilité, TPE

Thème : Matière et forme

Sujet : La flottabilité

Problématique : Quels sont les différents paramètres qui, réunis, permettent a un porte-conteneur de flotter ?

INTRODUCTION :

Près de 70 % de la surface de la Terre est recouverte d’eau, pure ou non, or, l'Homme ne peut pas marcher sur l'eau ; mais étant très curieux, il a dû réfléchir sur la manière dont il pourrait passer cet obstacle. Il a innové en créant le bateau, pour pouvoir naviguer et découvrir le monde. Par la suite, on a décidé de faire du commerce avec les autres continents, en transportant les marchandises à bord des bateaux. Avec la mondialisation ( processus d'intégration des marchés et de rapprochement des hommes qui résulte notamment de la libéralisation des échanges, du développement des moyens de transport de personnes et de marchandises, et des retombées des technologies de l'information et de la communication à l'échelle planétaire ), on a dû agrandir la capacité des bateaux pour transporter davantage de marchandises. A la fin du XXème siècle, les porte-conteneurs ont fait leur apparition, avec leur capacité de stockage hors du commun, et par conséquent, leur énorme poids.

On peut ainsi se poser la question suivante en les observant : Quels sont les paramètres, qui, réunis, permettent a un porte-conteneur de flotter ? Cette problématique rentre dans le thème national : « Matière et forme » et dans le sujet de la Flottabilité. On peux a première vue émettre quelques hypothèses sur les paramètres influant sur la flottabilité d'un porte-conteneur comme sa masse, son volume ou la densité du fluide dans lequel le corps est baigné.

Nous nous sommes donc livrés a une série d'expériences pour regarder et essayer de démontrer si nos différentes théories étaient vraies une par une et nous allons les détailler dans les paragraphes qui suivent. Suite a ces expériences nous avons aussi trouvé d'autres paramètres pouvant influer sur la flottabilité d'un corps et que certaines hypothèses émises au début étaient fausses.

Dans ces travaux personnels encadrés, nous allons donc expliquer les différents paramètres qui permettent au porte-conteneur de flotter.

Sommaire :

I - Les portes-conteneurs, leurs matières et leurs formes.

II – La masse volumique

III - Poussée d'Archimède

IV – La flottabilité et les êtres vivants

V - Salinité de l'eau

VI – Altération de la flottabilité

VII – Conclusion puis annexes

I - Les portes-conteneurs, leurs matières et leurs formes.

Partout dans le monde des milliers de porte-conteneurs parcourent les mers.Apparus dans les années 1970, ces monstres d'acier pèsent jusqu'à 61 000 tonnes sans chargement et mesurent jusqu'à 400 mètres. Au fil des années, la taille et la capacité des porte-conteneurs ne cesse d'augmenter mais elle reste limitée par la capacité des ports.

1)Tout d'abord la flottabilité d'un porte-conteneur dépend de sa structure. Chaque porte-conteneur est construit avec des éléments spécifiques pour apporter une meilleure stabilité sur l'eau, un meilleur confort, de la sécurité, de la solidité et surtout la meilleur flottabilité possible.

Comme on le disait la taille des portes-conteneurs n'a cessé d'augmenter mais de nos jours elle est limitée par la capacité d'accueil des ports. La largeur des portes-conteneurs a été limitée par la capacité de débordement des portiques et les capacités de levage dans les ports du monde, elle atteint tout de même aujourd'hui 46 mètres au maximum. Il y a également une limite de tirant d'eau qui doit être inférieur à 14 mètres dans la plupart des ports du monde.

2)La forme de la coque d'un porte-conteneur est bien spécifique par rapport aux autres bateaux. Déjà la coque est composée de double flancs pour assurer une meilleure stabilité ainsi qu'une meilleure sécurité, ensuite d'un double fond (le plancher) de 2 mètres d'épaisseur en acier ainsi que des cloisons étanches.

La coque des portes-conteneurs est divisée en 2 parties :

- les œuvres vives (parties immergées de la coque)

- les œuvres mortes (parties émergées de la coque)

Au cours de la conception du navire, l'architecte naval détermine le volume du navire en fonction du type, de la quantité et le conditionnement de la marchandise transportée ainsi que de la vitesse, de la consommation, de la stabilité et de la manœuvrabilité.

Les œuvres vives, la partie immergée de la coque, ont des formes bien spécifiques :

- les formes avant, fines, permettent de limiter la résistance à l'avancement et l'influence de l'état de la mer.

- les formes arrières favorisent l'efficacité de l'hélice et du safran.

- les formes arrondies favorisent les manœuvres mais génèrent des remous, même à faible vitesse.

Ensuite les œuvres mortes, la partie émergée, ont aussi leurs particularités :

- les efforts exercés par le vent sur les œuvres mortes modifie beaucoup le comportement du navire.

- les efforts exercés par la mer sur les œuvres mortes jouent aussi sur le comportement du navire.

- les formes « tulipées » sont sensibles au cavalement et au tangage.

3) Mais malheureusement il y a tout de même des accidents causés par des collisions, des feux, des impacts sur l'étrave. Il n'y a eu qu'un

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