Je voudrais savoir quelles sont exactement les forces qui entrent en jeu lorsqu’un solide est immerge dans de l’eau de mer. Je crois savoir qu’il y a son poids, la poussée d’archimède, mais qu’en est-il de la pression hydrostatique de l’eau en fonction de la profondeur ?

Une remarque préalable : vous parlez de l’eau de mer, mais la poussée d’Archimède existe aussi dans l’eau non salée (elle est un peu moins forte) et plus généralement dans tous les fluides (liquides et gaz).

Lorsqu’un objet est immergé dans l’eau par exemple, il est soumis à deux forces : son poids qui le tire vers le bas et la poussée d’Archimède qui le pousse vers le haut. La Poussée d’Archimède est en réalité la résultante des forces de pression, exercées par les molécules d’eau sur la surface de l’objet. La pression hydrostatique que vous mentionnez est donc à l’origine de la poussée d’Archimède !

Voyons comment. La clé du phénomène est l’augmentation de cette pression hydrostatique avec la profondeur : les scaphandriers le savent bien ! En effet, cette pression est liée au poids de la colonne d’eau se trouvant entre la surface et la profondeur considérée.

Prenons un objet cubique (pour simplifier) complètement immergé. Les forces de pression qui s’exercent sur ses côtés latéraux se compensent l’une l’autre. Par contre, la force de pression exercée sur sa face inférieure est plus grande (car la profondeur est plus grande) que la force de pression exercée sur sa face supérieure. La résultante de ces deux forces est donc une force verticale dirigée vers le haut : c’est la poussée d’Archimède.

Prenons maintenant un objet partiellement immergé : il n’y a pas de pression sur le haut de l’objet puisqu’il est à l’air (la pression de l’air est négligeable devant celle de l’eau). Les forces de pression de l’eau, qui s’exercent sur la partie immergée de l’objet, ont aussi pour résultante une force verticale vers le haut, la poussée d’archimède.