Un fluide est une matière qui peut s'écouler et prendre la forme du récipient qui la contient. Les deux principaux types de fluides sont les liquides et les gaz. Contrairement aux solides, ils ne conservent pas une forme fixe.

Les fluides sont présents partout : l'eau des rivières, l'air que nous respirons, le sang qui circule dans notre corps ou encore le pétrole transporté dans des canalisations.

• Un liquide possède un volume propre mais prend la forme de son récipient.
• Un gaz ne possède ni forme ni volume propres et occupe tout l'espace disponible.
• Les fluides peuvent être mis en mouvement : on parle alors d'écoulement.

Les fluides exercent une pression sur les surfaces qu'ils touchent. Plus on descend sous l'eau, plus la pression augmente, car le poids de l'eau située au-dessus devient plus important.

Lorsqu'un objet est plongé dans un liquide, il subit une force dirigée vers le haut appelée poussée d'Archimède. Cette force explique pourquoi certains objets flottent tandis que d'autres coulent.

Les gaz exercent eux aussi une pression. La pression atmosphérique correspond au poids de l'air qui entoure la Terre. Bien que nous ne la ressentions pas directement, elle agit en permanence sur tous les objets et sur notre corps.

L'étude des fluides permet de comprendre de nombreux phénomènes : le fonctionnement des canalisations, des barrages, des avions, des bateaux, des pompes, des seringues ou encore de la circulation sanguine.

La flottabilité

La flottabilité est la capacité d'un objet à flotter, à couler ou à rester en équilibre dans un fluide. Elle dépend principalement du poids de l'objet, de la poussée d'Archimède et de la masse volumique de l'objet par rapport à celle du fluide.

Lorsqu'un objet est plongé dans un liquide ou un gaz, deux forces principales agissent sur lui :

• Son poids, dirigé vers le bas.
• La poussée d'Archimède, dirigée vers le haut.

Le comportement de l'objet dépend de l'équilibre entre ces deux forces :

• Si la poussée d'Archimède est supérieure au poids, l'objet remonte.
• Si la poussée est égale au poids, l'objet flotte ou reste en équilibre dans le fluide.
• Si la poussée est inférieure au poids, l'objet coule.

La masse volumique permet souvent de prévoir ce comportement. Un objet dont la masse volumique est inférieure à celle du fluide flotte généralement. Si sa masse volumique est supérieure, il coule.

Exemple : un morceau de bois flotte sur l'eau, car sa masse volumique est inférieure à celle de l'eau. Une pierre, plus dense, coule. Un sous-marin peut flotter, plonger ou rester immobile sous l'eau en modifiant sa masse volumique moyenne grâce à ses ballasts.

La flottabilité varie selon le fluide. Un objet flotte plus facilement dans l'eau de mer que dans l'eau douce, car l'eau salée possède une masse volumique légèrement plus élevée.

La flottabilité est utilisée dans la conception des bateaux, des sous-marins, des bouées, des gilets de sauvetage, des hydromètres et même des montgolfières, qui flottent dans l'air grâce au même principe.