Principe d’Archimède & Applications en plongée FORMATION NIVEAU 2 Principe d’Archimède & Applications en plongée Le 17 novembre 2004 Hélène Nogent- Coste

Avec le volume d’eau à terre est égale au volume du baigneur

Principe d’Archimède Principe d’Archimède Une bouteille de plongée de 12 litres pèse à peu près 15 kg à l'air libre. Une fois immergée, cette même bouteille est beaucoup plus légère. Poussée d’Archimède Poids Apparent Que s'est-il passé ? Applications en plongée Exemple pratique Exercice Correction

Poussée d’Archimède PA (kg)= V (L) * deau L'eau va exercer une force tendant à faire remonter le bloc vers la surface, c'est la « Poussée d'Archimède » (PA) . Tout corps solide plongé dans un liquide subit de la part de celui-ci une force verticale dirigée de bas en haut égale au poids du volume de liquide déplacé. Cette poussée est fonction du volume de la bouteille (en litre) et de la densité de l’eau (kg/L). Elle s’exprime par : Principe d’Archimède Poussée d’Archimède Poids Apparent PA (kg)= V (L) * deau Applications en plongée Poussée Archimède A l'immersion la bouteille doit faire sa place dans l'eau, elle en déplace donc un certain volume V (12 litres). L'eau va alors exercer une force tendant à faire remonter le bloc vers la surface, c'est la « poussée d'Archimède » (PA) . L'intensité de cette force est égale au poids de l'eau déplacée (1 litre d'eau pèse 1 kg): Exemple pratique Exercice Poids Correction

Le poids apparent est le poids que la bouteille fait dans l’eau. Principe d’Archimède Papparent (kg) = Poidsobjet (kg)-Poussée Archimède (kg) Poussée d’Archimède Poids Poussée Archimède Si Poussée Archimède > Poids alors P apparent < 0  La bouteille flotte Poids Apparent Poids Poussée Archimède Applications en plongée Si Poussée Archimède < Poids alors P apparent > 0  La bouteille coule A l'immersion la bouteille doit faire sa place dans l'eau, elle en déplace donc un certain volume V (12 litres). L'eau va alors exercer une force tendant à faire remonter le bloc vers la surface, c'est la « poussée d'Archimède » (PA) . L'intensité de cette force est égale au poids de l'eau déplacée (1 litre d'eau pèse 1 kg): Exemple pratique Si Poussée Archimède = Poids alors P apparent = 0  La bouteille reste entre 2 eaux Exercice Poussée Archimède Poids Correction

Applications en plongée Principe d’Archimède Le poumons ballast Si un plongeur vide complètement ses poumons, il coule. En vidant ses poumons, il diminue son volume total; il diminue donc la poussée d'Archimède, augmente son poids apparent et coule. Poussée d’Archimède Poids Apparent Le lestage Si un plongeur se leste, il augmente son poids réel; il augmente son poids apparent et COULE. Rmq: Il faut qu'en fin de plongée, la bouteille étant presque vide, sa flottabilité soit nulle à 3 m. Applications en plongée Exemple pratique Exercice Correction

Applications en plongée Le phoque Si un plongeur vide complètement ses poumons, il coule. En vidant ses poumons, il diminue son volume total; il diminue donc la poussée d'Archimède, augmente son poids apparent et COULE Principe d’Archimède Poussée d’Archimède Poids Apparent Le canard Lorsqu'un plongeur effectue un « canard », il diminue son volume dans l’eau sans augmenter son poids réel. La poussée d'Archimède diminue beaucoup et le plongeur COULE. Applications en plongée Exemple pratique Exercice V1 V2 < V1 Correction

Applications en plongée Le SSG ou stab Lorsqu'un plongeur gonfle sa bouée, il augmente son volume sans augmenter son poids réel. La poussée d'Archimède augmente beaucoup et le plongeur remonte. Rmq : l'utilisation principale de la bouée est de s'assurer une flottabilité nulle à n'importe quelle profondeur. Principe d’Archimède Poussée d’Archimède Poids Apparent Applications en plongée Le parachute de relevage Si l'on veut remonter un objet lourd du fond, il vaut mieux demander à Archimède de nous aider plutôt que de risquer un essoufflement. On augmente donc le volume de l'objet en gonflant le parachute sans augmenter son poids. Exemple pratique Exercice Correction

Exemple pratique P apparent> 0  la bouteille coule Une bouteille de plongée de 12 litres pèse à peu près 13 kg à l'air libre. Quel est son poids apparent dans la piscine (d=1) ? Principe d’Archimède Poussée d’Archimède 1- Calcul de la poussée d’Archimède : Volume de la bouteille = 12 L Densité de l’eau = 1 kg/L Poids Apparent Poussée Archimède = Volume bouteille * Densité de l’eau Poussée Archimède = 12 * 1 = 12 kg Applications en plongée 2- Calcul du poids apparent : Exemple pratique Poids de la bouteille = 13 kg Papparent = Poidsobjet (kg)-Poussée Archimède (kg) Exercice Papparent = 13 kg- 12 kg = 1 kg Correction P apparent> 0  la bouteille coule

2- Calcul de la poussée d’Archimède Exercice Un plongeur en maillot pèse 70 kg pour un volume de 69 litres. Il met sa combinaison qui pèse 1 kg pour un volume de 8 litres. Sa bouteille pèse gonflée 16 kg pour un volume de 12 litres. Combien de kilo de plombs doit-il ajouter pour couler ? Principe d’Archimède Poussée d’Archimède Poids Apparent 1- Calcul du poids réel Poids réel = Poids plongeur lesté + Poids combi +Poids bloc Poids réel = 70 kg + X kg + 1 kg + 16 kg = (87+ X) kg Applications en plongée Exemple pratique 2- Calcul de la poussée d’Archimède Exercice Volume total = V plongeur + V combi + V bloc Volume total = 69 L + 8 L + 12 L = 89 L Correction Poussée Archimède = Volume * densité = 89 kg* 1 kg/L = 89 kg

3- Calcul du poids apparent : Correction 3- Calcul du poids apparent : Principe d’Archimède Papparent = Poidsobjet (kg)-Poussée Archimède (kg) Papparent = (87+ X) kg- 89 kg =(X-2) kg Poussée d’Archimède Pour que le plongeur coule, il faut que P apparent > 0 Poids Apparent Applications en plongée (X - 2) kg > 0 Exemple pratique X > 2 kg Exercice Il faudra qu’il mette plus de 2 kg de plombs Correction