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Quelles sont les applications de l’étude de la densité ?

La densité est une propriété physique de la matière largement utilisée qui est techniquement définie comme la masse divisée par le volume. Un oreiller de plumes est moins dense qu’une brique de même taille car le volume est le même mais la masse de l’oreiller est beaucoup moins importante que celle de la brique. Vous avez probablement déjà rencontré une des applications pratiques importantes de la densité, peut-être même sans le savoir.

Les navires et les sous-marins

Une application bien connue de la densité consiste à déterminer si un objet flottera ou non sur l’eau. Si la densité de l’objet est inférieure à la densité de l’eau, il flotte ; si sa densité est inférieure à celle de l’eau, il coule. Les navires peuvent flotter parce qu’ils ont des citernes de ballast qui contiennent de l’air ; ces citernes fournissent de grands volumes de faible masse, ce qui diminue la densité du navire. Avec la force de flottaison que l’eau exerce sur le navire, cette densité réduite permet au navire de flotter. En fait, les sous-marins plongent sous la surface de l’eau en vidant leurs ballasts.

Les déversements d’hydrocarbures

Comme les navires, le pétrole flotte parce qu’il est moins dense que l’eau, mais contrairement aux navires, le pétrole ne nécessite aucune ingénierie particulière. L’huile est naturellement moins dense que l’eau, c’est pourquoi même l’huile et la vinaigrette se séparent, l’huile flottant sur le vinaigre à base d’eau. Bien que les déversements d’hydrocarbures nuisent à l’environnement, la capacité du pétrole à flotter facilite le nettoyage.

Les systèmes de plomberie

L’écoulement de fluide à travers une conduite est une application réelle importante de la densité régie par une relation connue sous le nom d’équation de Bernoulli. L’équation de Bernoulli est une utilisation particulière du concept de conservation de l’énergie, et le résultat est que la densité du fluide affecte sa vitesse, sa pression et même sa hauteur.

Toutes choses étant égales par ailleurs, un fluide de plus grande densité s’écoulera à travers une conduite dont la pression, la vitesse ou la hauteur sont respectivement inférieures. Les ingénieurs se fient à l’équation de Bernoulli lorsqu’ils conçoivent des barrages et des projets de plomberie à grande échelle.

La répartition du poids dans un avion

L’équation de Bernoulli tient également compte de la capacité d’un avion à voler, bien que ce phénomène repose principalement sur la pression et la vitesse, et non sur la densité. Cependant, la densité joue un rôle supplémentaire en vol.

La répartition du poids à bord de l’avion change à mesure que les moteurs consomment du carburant, de sorte que la densité de l’avion n’est pas uniforme. Cette perte de masse entraîne un déplacement du centre de masse, et les pilotes doivent faire des ajustements en vol pour tenir compte de ces changements.

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