Physique

1 PHYSIQUE

Physique

• Plan de l’exposéPourquoi l’étude de la pression

Notion de pression

La poussée d ’Archimède

La loi de Mariotte

Exercices d ’application

Synthèse

2 PHYSIQUE

Pression

• Pourquoi l’étude de la pressionle plongeur est soumis à toutes formes de pression :

Pression ambiante

Pression de l’eau

Pression des bouteilles

Il est important d ’en connaître :Les mécanismes

Les influences en plongée

3 PHYSIQUE

Pression

• Notion de pression

Une pression est une force exercée sur une surfaceL’unité de pression est le bar (en plongée)1 bar équivaux à 1 kg sur 1 cm²

Les autres unités de pression employées sont :1 bar = 1 kg/cm² = 10 mCE = 1000 mB = 1000 Hpa = 760 mmHg

P =F

S

4 PHYSIQUE

Pression

• Notion de pression Le pression à la surface de la mer est de 1 bar c’est la pression

atmosphérique (équivalent du poids de l’air au dessus de nos têtes)

La pression dans l'eau augmente progressivement de 1 bar tous les 10 m de profondeur (car l ’eau est incompressible) c’est la pression hydrostatique, ou relative (par rapport à la surface)

Pression ABSOLUE = Pression RELATIVE + Pression ATMOSPHERIQUE

5 PHYSIQUE

Pression

• Exercice d ’application

Calculer le pression absolue à 30 mCalculer la pression relative à 13 mA quelle profondeur se trouve un plongeur soumis à une

pression absolue de 4,5 barCalculer la pression à 12 mètres de profondeur dans un lac de

montagne ou la pression atmosphérique est de 0,8 bar

6 PHYSIQUE

Le poids dans l ’eau

• La vitesse à laquelle coule un objet dans l ’eau dépends de : Du poids de l ’objet

Du volume de l ’objet

De la densité de l ’eau

D ’ou la notion de poids apparent

La différence entre le poids réel, et le poids apparent est :


7 PHYSIQUE


• La densité = masse / volume (densité de l'eau = 1)

• Le poids réel = volume x densité de l'objet

• La poussée d'ARCHIMEDE = volume x densité du liquide

Parchi = Vol x d.(densité de l'eau = 1 => Parchi = Volume)

• Le poids apparent = poids réel - poussée d'Archimède

Papp = Preel - Parch

si Papp > 0 l'objet coule

si Papp = 0 l'objet est en équilibre

si Papp > 0 l'objet flotte

8 PHYSIQUE

• Application à la plongée

– Lestage d ’un plongeur

– Parachute ascensionnel

– Remontée d ’objet du fond


9 PHYSIQUE

• Exercice d ’application 1 :Un corps mort, est constitué d ’un bloc de béton de 1m x 1m x 0.5m. La densité

du béton utilisé est de 4.

Quel volume d ’air devra-t-on introduire dans un parachute de relevage pour équilibrer l ’ensemble ?

(On néglige le poids et le volume du parachute lui même)


10 PHYSIQUE

Variation des volumes avec la pression

• Loi de MARIOTTE:A température constante le volume d ’ un gaz est inversement proportionnel à sa pression

P x V = Constante

P x V

T= Constante T en degrés Kelvin

1° K = 273° C

Applications: gonflage des blocs, gilets, accidents barotraumatiques

11 PHYSIQUE

Loi de MARIOTTE

12 PHYSIQUE

Loi de MARIOTTE

P1 * V1 = 2 P1 * 1/2 V1 = 3 P1 * 1/3 V1 = 4 P1 * 1/4 V1

13 PHYSIQUE


– Remplissage des bouteilles avec un volume important, et une pression importante

– Autonomie en plongée dépends de la profondeur (quantité d ’air absorbé à chaque inspiration)

– Stab ou parachute

– Accidents ...

Loi de MARIOTTE

14 PHYSIQUE

• Exercice d ’application 1 :En supposant que nous restions à la même profondeur de 20 m

Combien de temps pouvons nous plonger avec un bloc de 12 l, gonflé à 200 bars, si on décide d ’interrompre la plongée alors qu ’il ne reste que 50 bars ?

(Consommation d ’un plongeur 20 l /mn)

• Exercice d ’application 2 : On veut remonter une ancre d ’une profondeur de 30 mètres en utilisant un

parachute. L ’ancre à un poids apparent de 30kg, mais je ne peux introduire que 25 litres d ’air, dans mon petit parachute. Je décolle cette ancre en palmant.

A partir de quel profondeur le système sera en équilibre, et poursuivra seul sa remontée ?

Loi de MARIOTTE

15 PHYSIQUE

Synthèse

• La pression

• Poids dans l ’eau

Papp = Preel - Parch Parchi = Vol x d.

• Loi de Mariotte

P =F

S

Pression ABSOLUE = Pression RELATIVE + Pression ATMOSPHERIQUE

P x V

T= Constante

P1 * V1 = 2 P1 * 1/2 V1 = 3 P1 * 1/3 V1 = 4 P1 * 1/4 V1

16 PHYSIQUE

Loi de DALTON

• Plan de l ’exposé Pourquoi la loi de DALTON

Rappels

Présentation de la loi et utilisation


Application de DALTON à la plongée

Synthèse

17 PHYSIQUE

Loi de DALTON

• Pourquoi ? Le plongeur respire de l ’air comprimé

L’air est composé de plusieurs gaz

Suivant la pression, les gaz peuvent avoir des effets sur l’organisme

Il est important de savoir calculer la pression des gaz compris dans un

mélange

C ’est LA PRESSION PARTIELLE

18 PHYSIQUE

Loi de DALTON

• Rappels

L ’air est composée de 21 % d ’oxygène O2

79 % d ’azote N2

P1 x V1 = P2 x V2 (à T°C constante)

Pabs = Prel + Patm

19 PHYSIQUE

Loi de DALTON

• La loi La pression partielle d ’un gaz dans un mélange est égale à la pression qu ’aurait ce gaz si il occupait seul la totalité du volume du mélange

P abs P p O2 P p N2

O2

O2N2N2

20 PHYSIQUE

Loi de DALTON

• La formule

Pp gaz = Pabs * X / 100

X = concentration du gaz en %

Pabs = Pression absolue du mélange

Constatation 1 : Pp O2 < Pabs et Pp N2 < Pabs

Constatation 2 : Pp O2 + Pp N2 = Pabs

21 PHYSIQUE

Loi de DALTON

• Exemples d ’application

On prendra Air = 20 % O2 et 80 % N2

Calcul de la PpO2 et de la PpN2 à 40 mètres

A quel profondeur on obtient une PpO2 de 1,7 bars

Quel est la proportion d ’O2 et de N2 pour obtenir une PpO2 = 1,7 bars à

40 mètres

22 PHYSIQUE

Loi de DALTON


Toxicité des gaz à certaine profondeur

PpN2 Narcose

PpO2 Anoxie

PpO2 Hyperoxie

Réglage des mélanges respiratoires

Nitrox pour la plongée loisir

Plongée professionnelle > 100m

Élaboration des tables de plongée

23 PHYSIQUE

Loi de DALTON

• Ce qu ’il faut retenirLa pression partielle d ’un gaz dans un mélange est égale à la pression qu ’aurait ce gaz si il occupait seul la totalité du volume du mélange

Pp gaz = Pabs * X / 100

Pp O2 < Pabs et Pp N2 < Pabs

Pp O2 + Pp N2 = Pabs

24 PHYSIQUE

Loi de Henry

• Plan de l’exposé

Pourquoi la loi de Henry

La loi de Henry

Les facteurs favorisant

25 PHYSIQUE

Loi de Henry

• Pourquoi l’étude de la loi de Henry Les gaz se dissolvent dans les liquides (Bouteille de champagne), et le taux

de dissolution dépends de la pression

le plongeur respire un mélange gazeux à différentes profondeurs, donc à

différentes pressions. Certain de ces gaz sont utilisés par l ’organisme,

d ’autres dissous dans les tissus.

Il est important d ’en connaître :

Les mécanismes

Les conséquences

26 PHYSIQUE

Loi de Henry

• Loi de HENRY

A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissoute dans un liquide est directement proportionnelle à la pression exercée par ce gaz en contact avec le liquide.

– Dissolution : gaz pénétrant dans un liquide sous l'effet d'une pression externe

– Tension : pression d'un gaz dans un liquide

– Saturation : état d'équilibre entre la pression et la tension d'un gaz dans un liquide

27 PHYSIQUE

Loi de Henry

• Principales conséquences en plongée

Données utilisées pour l ’élaboration des tables de plongée et des programmes d ’ordinateurs.– Le corps humain est composé de plusieurs type de tissu, regrouper en

fonction de leur constante de temps.

Générateur des accidents de décompressions– Dégazage d ’Azote pas suffisamment maîtrisé

• Remontée trop rapide

• Non respect des tables

28 PHYSIQUE

Loi de Henry

• Les facteurs favorisants de la dissolution

– La pression : Plus on descend profond, plus la remonté sera longue

– La température : Prendre des marges / Ne pas insister en cas de froid

– Le temps : Plus on reste longtemps à une profondeur, plus la remonté sera longue

– Surface de contact :

– L ’agitation : Ne pas faire d ’effort pendant et après une plongée

– La nature des tissus : Les constantes sont différentes (les graisses sont de grands fixateurs d ’Azote)

29 PHYSIQUE

La Vision

• Plan de l ’exposé

Pourquoi la vision

Notions d ’optique

Réflexion / réfraction / Diffusion / Absorption

Application à la plongée


Synthèse

30 PHYSIQUE

La Vision

• Pourquoi la vision?

On voit plus gros

On voit plus proche

Le champs de vision rétréci

Les couleurs disparaissent avec la profondeur

Plus l ’eau est trouble, moins on voit loin

31 PHYSIQUE

La Vision

• Notions d ’Optique 1

La réflexion : le miroir

i = r

Le réfraction : le bâton brisé dans l ’eau

i > R

i = incidence / r = réflexion / R = réfraction

A la frontière entre 2 milieux différents, un rayon lumineux est dévier, et il peut se réfléchir ou se réfracter

Cela dépends de l ’angle et des indices des 2 milieux

32 PHYSIQUE

La Vision

• Notions d’Optique 2 L ’absorption : l ’intensité lumineuse diminue en fonction de la

profondeur

L ’absorption commence par les couleurs proches du rouge pour finir par le bleu

33 PHYSIQUE

La Vision

• Notions d ’Optique 3 La diffusion : Combinaison de la réflexion (95 %) et de la réfraction (5

%) sur des particules

Exemple : les phares dans le brouillard

Faisceau Source

Faisceau Réfléchis

34 PHYSIQUE

La Vision

• Application à la plongée Sans le masque

L ’image se forme en arrière de la rétine : hypermétropie

On voit floue

OeilRayons Contact œil / air

Contact œil / eau

35 PHYSIQUE

La Vision

• Application à la plongée Avec le masque

Le champs de vision rétrécie

A l ’air libre sans le masque

A l ’air libre avec le masque

Dans l ’eau avec le masque

Tour d ’horizon indispensable

36 PHYSIQUE

La Vision

• Application à la plongée Avec le masque

ça rapproche

Distance apparente = Distance réelle * 3 / 4

ça grossit

Taille apparente = Taille réelle * 4 / 3

37 PHYSIQUE

La Vision• Exercices

Un poisson est à 4 mètres du plongeur, et mesure 90 cm.

Quelle sera la longueur que donnera le plongeur ?

A quelle distance croit il le voire ?

L ’ancre d ’un bateau vue depuis la surface avec un masque semble mesurer 80 cm et être à 15 mètres de profondeur

Quelles sont les tailles et profondeurs réelles ?

38 PHYSIQUE

La Vision

• Application à la plongée Les couleurs s ’atténue en fonction de la profondeur

La luminosité diminue

Incidence des rayons du soleil : Réflexion

Particules en suspension : Diffusion

Emporter une lampe

Plonger quand le soleil est haut

Plonger en eau claire

Ne pas remuer le fond

39 PHYSIQUE

La Vision

• Ce qu ’il faut retenir : Dans l ’eau !ça rapproche

Distance apparente = Distance réelle * 3 / 4

ça grossit

Taille apparente = Taille réelle * 4 / 3

Le champs de vision rétrécie

Tour d ’horizon indispensable

La profondeur, la réflexion et la réfraction perturbe la visibilité

Prendre une lampe, Plongée au Zenit, dans de l ’eau

claire

40 PHYSIQUE

L ’ACOUSTIQUE

• Plan de l ’exposé

Pourquoi parler de l ’acoustique

Les principaux phénomènes acoustiques

Exercices d ’applications

Application à la plongée

Synthèse

41 PHYSIQUE

L ’ACOUSTIQUE

• Pourquoi ?

Bruit de moteur de bateau

Choc sur la bouteille

Voix dans le détendeur (Parfois des chants)

Pétard de rappel

La mer n ’est pas le monde du silence

42 PHYSIQUE

L ’ACOUSTIQUE

• Les principaux phénomènes

Vitesse Perception Absorption Direction

Phénomène

Air

Eau

Le son va plus vite dans l ’eau

330 m/sec

1500 m/sec

On entend mieux dans l ’eau

On entend avec le tympan

Et avec la boite craniène

Le son s ’atténue en fonction de la

distance

Difficile a appréhender dans l ’eau

Les sons aigus s ’atténue plus

vite que les sons graves

Fonction des organes de perception

43 PHYSIQUE

L ’ACOUSTIQUE

• Exercices d ’application

Une explosion se produit à la surface de l ’eau à 5 Km du bateau. Qui l ’entendra en premier (Marins ou plongeurs) ? Combien de temps séparera les 2 perceptions ?

Un sondeur émet une onde vers le fond, et reçoit l ’écho un dixième de seconde après Quelle est la profondeur ?

44 PHYSIQUE

L ’ACOUSTIQUE• Application à la plongée

Communication entre plongeursChoc sur la bouteilleVoix dans le détendeur

Communication entre plongeurs et surfacePétard de rappel

Prévention des accidents Bruit de moteur de bateau

Bruit des animauxBaleines, Langoustes, Mâchoires de murènes

Il faut être attentif aux bruits en plongée

45 PHYSIQUE

L ’ACOUSTIQUE

• Ce qu ’il faut retenir

Le son va plus vite dans l ’eau que dans l ’air

Dans l ’air 330 m/sec

Dans l ’eau 1500 m/sec

Les sources de bruits sont des informations utiles en plongée

Il faut être attentif aux bruits en plongée

Physique

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