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Olivier KOPERNIK BEES 1° n° 033970227 Guide de la mer n° 1086 Moniteur Nitrox n° 3317 Niveau 2 : Physique.

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1 Olivier KOPERNIK BEES 1° n° Guide de la mer n° 1086 Moniteur Nitrox n° 3317 Niveau 2 : Physique

2 Explication Lair dans vos bouteilles, la prévention pour les équilibrer les oreilles, le fonctionnement dun détendeur sont des exemples marquants pour démontrer lomniprésence de la pression en plongée. Pour faire très simple la pression est un rapport entre une force sur une surface. Définition P = F / S Lunité utilisée en plongée est le bar1 bar 1 kg / cm 2 Les pressions

3 Niveau 2 : Physique Les pressions La pression de lair pression atmosphérique (P atm) La pression de leau pression hydrostatique ou relative (P rel) Lensemble des pressions pression absolue (P abs) La pression atmosphérique Cest le poids de lair qui entoure la terre. Ce poids diminue avec laltitude. En plongée, on considère quil fait 1 bar au niveau de la mer. P atm = 1b La pression de leau Cest le poids de leau qui entoure notre corps. Elle augmente de 1b tous les 10m. Par calcul, on lobtient en divisant la profondeur en mètre par 10. P rel = Profondeur en mètre / 10

4 Niveau 2 : Physique Les pressions La pression absolue Cest la pression réellement subie sous leau P abs = P atm + P rel

5 Niveau 2 : Physique Quelques exercices dapplication Un plongeur se trouve à 10m. Quelle est la pression absolue ? 2b Un plongeur subit 2,9b de pression relative. Quelle est la profondeur ? 29m Un plongeur subit 1,3b de pression absolue. Quelle est la profondeur ? Au palier à 3m Application directe La prévention des barotraumatismes est la plus importante pour vous. Les pressions

6 Niveau 2 : Physique La compressibilité dun gaz Explication Vous essayez de tordre à la main un kilo de plomb. Il ne bouge pas. Un solide est en général non compressible. Vous mettez un kilo de plomb sur une combinaison néoprène. Celle-ci sécrase un peu. Le néoprène est légèrement compressible. Vous prenez une bouteille de plongée. Vous mettez 200b dair dans cette bouteille. Lair est donc compressible. Cest parce que cet air est compressible que vous êtes obligé de souffler en remontant. Rappels Formule de la pression Pression atmosphérique Pression relative Pression absolue

7 Niveau 2 : Physique La compressibilité dun gaz Mise en évidence Prenons lexemple dun cylindre compressible, élastique que lon fermera hermétiquement après avoir introduit 12l dair en surface. Conclusion Il pourrait sagir de la représentation des poumons dun apnéïste. Le volume diminue avec une augmentation de pression et il augmente après une diminution de la pression.

8 Niveau 2 : Physique La compressibilité dun gaz Reprenons maintenant ce même cylindre que lon remplie de 6l dair à 30m ; Que se passe-t-il ? Conclusion Imaginez que vous donnez de lair à un apnéïste et que celui-ci bloque sa respiration en remontant.

9 Niveau 2 : Physique La compressibilité dun gaz Définition Selon la loi de Boyle et Mariotte, à température constante, le volume dun gaz est inversement proportionnel à la pression qui sexerce sur ce gaz P 1 V 1 = P 2 V 2 On en déduit que PV = Constante

10 Niveau 2 : Physique La compressibilité dun gaz Quelques exercices dapplication

11 Niveau 2 : Physique Un ballon remplie de 20l dair se trouve plongé à 40m. Quel sera son volume en surface ? 100l Un ballon remplie de 50l dair en surface est plongée à une profondeur de 10m. Quel sera son volume à cette profondeur ? 25l Combien dair détendu faudra-t-il rajouter à cette profondeur pour que le volume redevienne 50l ? 50l 25lx2b Un plongeur dispose dun bloc de 12l gonflé à 200b. Combien de litre dair dispose-t-il ? 2 400l Sachant quil consomme 20l dair par minute, combien de temps pourra-t-il rester à 20m ? On néglige le temps de remontée et de descente, ainsi que lair résiduel dans son bloc /60=40. La compressibilité dun gaz

12 Niveau 2 : Physique Application directe La prévention des barotraumatismes, la consommation en plongée, la remontée en expiration, le gonflage dun gilet de stabilisation. Il faut plus de temps pour commencer à remonter de 40m quà 10m. La compressibilité dun gaz

13 Niveau 2 : Physique La flottabilité dun corps Explication

14 Niveau 2 : Physique La flottabilité dun corps Rappels Formule de Boyle Mariotte Mise en évidence Vous prenez un masque de plongée. Vous le faire tomber au sol. Il tombe vite. Vous prenez ce même masque que vous faites tomber dans leau. Sa chute est beaucoup plus lente. Un objet a un poids sur terre. Il sagit de son poids réel. Pour que cet objet tombe moins vite dans leau, il faut quil soit plus léger. Dans leau, le poids de cet objet dépendra de son poids et de son volume. Plus ce volume est important, plus le poids sera léger. On appelle ce poids le poids apparent. Le phénomène qui vient faire diminuer le poids dun objet sappelle la poussée dArchimède. Définition Il sagit dun théorème. Tout corps plongé dans un fluide reçoit une poussée verticale dirigée de bas en haut et égal au poids du volume du fluide déplacé. Cette poussée sappelle la poussée dArchimède. P app = P réel – Poussée dArchimède

15 Niveau 2 : Physique La flottabilité dun corps

16 Niveau 2 : Physique La flottabilité dun corps Le plongeur reste entre deux eaux Le plongeur remonte Le plongeur descend

17 Niveau 2 : Physique La flottabilité dun corps Quelques exercices dapplication Un plongeur nu pèse 80kg. Son volume est de 78l. Quel est son poids apparent ? 2 kg. Il ajoute une combinaison néoprène qui pèse 3kg. Avec cet ensemble son volume devient 85 l. Quel est son poids apparent ? –2 kg Il rajoute une ceinture de plomb de 2kg dun volume insignifiant. Quel sera son poids apparent ? 0 kg Que peut-on dire de ces trois exemples par rapport à une position dans leau : Au début, son poids apparent est positif. La flottabilité est négative, il coule Ensuite son poids apparent est négatif. La flottabilité est positive, il flotte Enfin son poids apparent est nul. La flottabilité est neutre. Il reste là où il se trouve.

18 Niveau 2 : Physique Application directe Utilisation du gilet en surface, au fond, pour descendre ou pour remonter Poids du plongeur plus léger en fin de plongée (bloc vide) La flottabilité dun corps

19 Niveau 2 : Physique Optique et acoustique Explication Il se passe divers phénomènes sous leau : Vous voyez plus gros quil ny paraît, Vous voyez plus proche, Votre champs de vision se rétrécie, Des couleurs disparaissent avec la profondeur, Sil vous avez des particules dans leau, en éclairant avec un phare, vous ne voyez pas très bien, Lorsquon entend un bruit, on se sait pas doù il vient etc. Loptique La vitesse de la lumière dans lair est de km/s. cette vitesse est de km/s dans leau. La perte de couleur : RougeDisparition : 5 m Orangeentre 10 et 15 m Jauneentre 15 et 25 m Violet25 m Bleu et vertentre 25 et 60m Monochrome> 60 m Extinction totaleentre 400 et 500m Ces chiffres peuvent se moduler en fonction des particules dans leau et de la luminosité du soleil (inclinaison du soleil)

20 Niveau 2 : Physique Optique et acoustique

21 Niveau 2 : Physique Optique et acoustique 1 - Point de convergence 2 - Vision hypermétrope Vision dans lair Vision dans leau

22 Niveau 2 : Physique Optique et acoustique Taille immergée = Taille réelle * 4/3 Distance apparente = Distance réelle * 3/4 Il est plus petit quil ny parait Il est plus loin quil ny parait

23 Niveau 2 : Physique Optique et acoustique Plonger quand le soleil est haut

24 Niveau 2 : Physique Optique et acoustique La vision dans leau Tous ces phénomènes physiques entraînent pour les plongeurs des inconvénients et les obligent à porter un masque. Il permet de voir sous leau parfaitement (netteté), mais il comporte 3 inconvénients : Grossissement des objets Rapprochement des objets Limitation du champ visuel

25 Niveau 2 : Physique Optique et acoustique Le son La vitesse Vitesse de propagation dans lair : 330 m/s (à 0° au niveau de la mer) Vitesse de propagation dans leau : 1500 m/s La perception Les organes de perception sont différents : Dans lair, par les organes auditifs, Dans leau par les organes auditifs et la boite crânienne. Labsorption La sensation est identique dans leau et dans lair. Labsorption croit avec la fréquence. Le son aigu saffaiblit plus que le son grave. Un cargo sentend de beaucoup plus loin quun moteur hors bord. La direction Dans leau un son est mieux perçu que dans lair, mais il est difficile de déterminer la direction.

26 Niveau 2 : Physique Optique et acoustique Application directe On se sert du son pour la communication entre deux plongeurs. On dispose de plusieurs moyens techniques : Choc métallique contre la bouteille Cris dans lembout Avertisseur sous-marin Système de communication sous leau Le son permet aussi une communication entre la surface et le fond Pétard de rappel Choc contre une échelle métallique Attention à ne jamais utiliser de pétard de rappel sur des bulles. Londe de choc peut endommager gravement loreille des plongeurs. Le dernier exemple est lapplication issue directement des sondeurs.


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