Cours N2 Physique

1. Niveau 2
PHYSIQUE

2. PLAN
• Introduction
• Les pressions
– Mariotte
• La flottabilité
– Archimède
• Mise en pratique
Théorie N2 - Physique 2
Saison 2011-2012 Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD &
Rodolphe MARY

3. Les pressions
Objectifs :
Connaître et comprendre les phénomènes physiques qui vont agir sur notre corps
et notre évolution aux cours de vos plongées
Lorsque l’on parle de phénomène physique à quoi pensez vous ?
• La pression
• Les barotraumatismes
• La consommation
• La flottabilité
• Le volume
• La masse
• Les unités de mesures ( bar / litre / Kg )
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4. Les pressions
• La pression : qu’est ce que cela représente ?
– Force / surface
• Les unités de mesures ?
– Pascal / bar
• Définition
– P (bar) = Force (kg) / Surface (Cm2)
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5. 1 litre d’air = 1,29 Gr
Les pressions 10 000m
1cm2
• La pression à quoi
vous pensez ?
Air
1 bar
– La pression de l’air
Atmosphérique
– La pression de l’eau
Surface
Hydrostatique ou relative 0m
Eau
1 bar
– Le cumul des deux
10m
Pression absolue
1 litre d’eau = 1 Kg
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6. Les Pressions
P.Absolue = P.Athmospherique + P.relative
Profondeur Pression Pression Pression Variation
AIR EAU ABSOLUE
0 mètre 1 bar 0 bar 1 bar
5 mètres 1 bar 0,5 bar 1,5 bars X 1,5
10 mètres 1 bar 1 bar 2 bars X2
20 mètres 1 bar 2 bars 3 bars X3
40 mètres 1 bar 4 bars 5 bars X5
60 mètres 1 bar 6 bars 7 bars X7
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7. Les pressions
Dans l’eau nous allons être soumis à cette pression absolue qui est
différente de celle à laquelle nous sommes soumis habituellement
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8. La loi de Mariotte
• Les solides / Les liquides sont incompressibles
• Leurs volumes ne varient pas
• Contrairement aux gaz
• Qui peut être comprimé ou dilaté
• Et donc entre autre varier de volume
• Par conséquent :
– Tous les éléments du corps du plongeur et de son
équipement renfermant un gaz seront soumis à des
variations de volume dues à la pression.
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9. La loi Mariotte
Quelles sont les principaux éléments qui
vont varier de volume ?
• Le SSG (Gilet)
• La combinaison
• Le masque
• Les sinus
• Les oreilles
• Les poumons
• L’estomac
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10. La loi Mariotte
• Définition :
• À température
constante
• P1 x V1 = P2 x V2
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11. Mise en application
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12. Mise en application
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13. Mise en application
• A 10m je mets 3 litres d’air dans mon parachute quel est
son volume à la surface ?
3L X 2b = 6 Litres
• Quelle est mon autonomie à 40m avec un bloc de 15 Litres
gonflé à 180 bars sachant que je consomme 20 Litres / min
et que je souhaite conserver une réserve de 50b ?
( 180b – 50b ) X 15L = 1950 Litres
1950L / ( 20L X 5b ) = 19,5 min
19 min à 40m avec un 15 Litres à 180b
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14. La Flottabilité
• Certains objets flottent
• D’autres coulent…
• Pourquoi avons nous la sensation
d’être plus léger dans l’eau ?
• L’eau nous porterait-elle ?
• Et si une force surnaturelle nous
poussait vers la surface ?
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15. La Flottabilité
• En réalité la flottabilité est le résultat de
l’opposition de 2 forces :
• Notre Poids Réel qui nous fait couler
• L’eau qui nous pousse à la surface
• Et ce proportionnellement au poids du
volume immergé
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16. Archimède
• D’où le principe d’Archimède
Tout corps plongé dans un liquide reçoit une
poussée verticale de celui-ci, dirigée du bas vers
le haut, et égale au poids du volume de liquide
déplacé.
Poids Apparent (Kg)
=
Poids Réel (Kg) – Poussée d'Archimède (Kg)
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17. Archimède
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18. Archimède
• Si Poids Réel > Poussée Archimède
– La flottabilité est négative (OBJET COULE)
• Si Poids Réel = Poussée Archimède
– La flottabilité est neutre (OBJET EQUILIBRÉ)
• Si Poids Réel < Poussée Archimède
– La flottabilité est positive (OBJET FLOTTE)
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19. Archimède
Théorie N2 - Physique 19
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20. Archimède
• Citez quelques éléments ayant une
influence sur la poussée de l’eau ?
– La combinaison
– Le SSG (Gilet)
– Les Poumons
– La densité de l’eau
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21. Archimède
• Citez quelques éléments ayant une
influence sur la notre Poids Réel?
– La bouteille
– Le leste
– L’air présent dans le bloc
– Le détendeur
– L’appareil photo
– Le phare, etc….
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22. Archimède
Type de combinaison Volume indicatif en surface
Mono pièce 4mm 4 à 5 litres
Mono pièce 6mm 5 à 6 litres
Mono pièce 7mm 6 à 7 litres
Deux pièces 6mm 6 à 8 litres
Deux pièces 7mm 7 à 9 litres
Type de bloc Volume apparent à vide dans
l’eau
12 Litres ACIER 2 à 2,5 Kg
15 Litres ACIER 2,5 à 3,5 Kg
Notre poids Modification du lestage
40 à 50 Kg +/- 1,5 Kg
50 à 60 Kg +/- 2 Kg
60 à 70 Kg +/- 2,5 Kg
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23. Mise en pratique - Question
• Un plongeur souhaite changer de combinaison
Il remplace sa mono-pièce 7mm
– (6 litres de volume)
Par une deux pièces 7 + 5 mm
– ( 10 litres de volume)
• Doit-il modifier son lestage ?
• Si oui dans quelles proportions ?
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24. Mise en pratique - Solution
– Calcul de l’augmentation de Volume :
Augmentation de Volume = Volume deux pièces - Volume mono-pièce
Augmentation de Volume = 10L – 6L
Augmentation de Volume = 4 Litres
L’augmentation du volume du plongeur va modifier la poussé
d'Archimède de 4Kg
il devra donc mettre 4 Kg de plomb à sa ceinture pour être
équilibré.
Théorie N2 - Physique 24
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25. Mise en pratique - Question
• Un plongeur pèse 70 Kg en maillot.
• Sa combinaison pèse 1 Kg
• Sa bouteille pèse 16 Kg.
• Il déplace un volume d'eau de 69 l
• Sa combinaison un volume de 8 l
• Sa bouteille de 12l est remplie à 200 Bar
• Quel est son poids apparent ?
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26. Mise en pratique - Solution
– Calcul du poids total du plongeur équipé :
P réel = P plongeur + P combinaison + P bouteille
P réel = 70Kg + 1Kg + 16Kg = 87Kg
P réel = 87 Kg
– Calcul du volume total du plongeur équipé
V total = V plongeur + V combinaison + V bouteille
V total = 69L + 8L + 12L = 89L
V total = 89 Litres
– Calcul du Poids Apparent
P apparent = 87Kg – 89L = -2 Kg
P apparent = -2 Kg
Le plongeur flotte il devra mettre 2 Kg de plomb à sa ceinture
pour être équilibré.
Théorie N2 - Physique 26
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27. Mise en pratique - Question
• Une Ancre dont le poids est de 40Kg
• Son volume est de 10dm3
• Elle repose sur un fond de 30m
En fin de plongée, afin de remonter l’ancre on y attache un
parachute (poids nul) dans lequel est introduit 27L d’air.
• Que se passe-t-il ?
• Si le plongeur aide l’ancre à remonter, à partir de quelle
profondeur l’ancre remontera-t-il seul ?
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28. Mise en pratique - Solution
• Poussée d’Archimède sur l’ancre= 10dm3 = 10L = 10kg
• Poids apparent de l’ancre = 40Kg – 10Kg = 30 kg
• A 30m la pression est de 4 bars
• Lorsque le plongeur gonfle le parachute avec 27 l d'air
on a : Poids Apparent de l’ensemble = 30Kg – 27 L = 3Kg > 0
Les 27L d’air dans le parachute ne suffisent pas à
remonter l’ancre depuis la profondeur de 30m.
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29. Mise en pratique - Solution
• A quelle profondeur les 30L d’air du parachute vont
compenser le Poids apparent de l’ancre ?
P1 x V1 = P2 x V2 donc P2= (P1 x V1)/ V2
P2= 4b x 27L / 30L = 3,6 bars soit 26m.
Il faut donc que le plongeur aide l’ancre à remonter
jusqu’à 26m pour qu’elle finisse la remontée seul.
Le plongeur devra donc palmer pour remonter de 4m avant que le
parachute ne commence à entraîner l’ancre vers la surface.
Théorie N2 - Physique 29
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30. Théorie N2 - Physique 30
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