La science de la densité et de la flottabilité détermine si les objets couleront ou flotteront dans l'eau. Si la densité d'un objet est supérieure à celle de l'eau, il coulera. Inversement, si la densité d'un objet est inférieure à celle de l'eau, il flottera. Dans le cas du caoutchouc, il flotte car sa densité est bien inférieure à celle de l'eau.
Densité
La densité est une mesure de la masse qu'un objet possède pour un volume donné. La masse est généralement mesurée en grammes et le volume en centimètres cubes. Plus un objet est dense, plus il pèsera. Par exemple, si l'objet A a une densité de 10 et l'objet B a une densité de 100; l'objet B pèsera 10 fois plus que l'objet A.
Flottabilité
Le principe d'Archimède déclare que la force de flottabilité sur un objet immergé est égale au poids du fluide déplacé par l'objet. En d'autres termes, si la masse de l'objet est inférieure à la masse de l'eau, pour le volume donné, l'objet sera poussé vers la surface par la force de flottabilité. Si la masse de l'objet est supérieure à la masse de l'eau, pour le volume donné, l'objet coulera car la force de flottabilité n'est pas assez forte pour supporter l'objet.
Relation de la densité avec la flottabilité
La flottabilité dépend de deux facteurs: la masse et le volume. Ce sont les deux mêmes facteurs qui déterminent la densité d'un objet. Afin de comparer les masses relatives d'un objet et de l'eau, la question du volume doit être supprimée de l'équation. Ceci est accompli en comparant la densité de l'objet avec la densité de l'eau. La densité de l'eau, bien qu'elle varie légèrement en fonction de la température, est supposée être de 1 gramme par centimètre cube. En comparant cette densité à la densité de tout autre objet, il peut être déterminé si la densité relative de l'objet est supérieure ou inférieure à celle de l'eau. S'il est plus haut, il coulera, et s'il est plus bas, il flottera.
Caoutchouc dans l'eau
La densité du caoutchouc souple est de 0,11 gramme par centimètre cube. Si vous aviez un cube en caoutchouc avec des côtés égaux à 10 centimètres, son volume serait de 1 000 centimètres cubes. La masse de ce cube en caoutchouc serait égale à sa densité multipliée par 1 000, soit 110 grammes. Si ce cube de caoutchouc était placé dans l'eau, il déplacerait 1 000 centimètres cubes d'eau. La masse de l'eau déplacée serait égale à sa densité multipliée par 1 000, soit 1 000 grammes. Le principe d'Archimède stipule que le caoutchouc flotterait parce que la force de flottabilité de l'eau, équivalente à 1 000 grammes, serait supérieure au poids du cube de caoutchouc, 110 grammes. Bien que cela démontre les mathématiques derrière la flottabilité du caoutchouc, tout ce qui est vraiment nécessaire est de simplement comparer sa densité à celle de l'eau, car cela enlève complètement le volume de l'équation. Parce que la densité du caoutchouc est inférieure à celle de l'eau, vous savez qu'il flottera, peu importe la quantité de caoutchouc que vous submergez.