Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Version mai 2018 Olivier KOPERNIK BEES 1° n° 033970227 Guide de la mer n° 1086 Moniteur Nitrox n°3317 OWSI SDI/TDI n°24727

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Les pressions Explication L’air dans vos bouteilles, la prévention pour équilibrer les oreilles, le fonctionnement d’un détendeur sont des exemples marquants pour démontrer l’omniprésence de la pression en plongée. Pour faire très simple la pression est un rapport entre une force sur une surface. Définition P = F / S L’unité utilisée en plongée est le bar 1 bar  1 kg / cm2 Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Les pressions La pression de l’air  pression atmosphérique (P atm) La pression de l’eau  pression hydrostatique ou relative (P rel) L’ensemble des pressions  pression absolue (P abs) La pression atmosphérique C’est le poids de l’air qui entoure la terre. Ce poids diminue avec l’altitude. En plongée, on considère qu’il fait 1 bar au niveau de la mer. P atm = 1b La pression de l’eau C’est le poids de l’eau qui entoure notre corps. Elle augmente de 1b tous les 10m. Par calcul, on l’obtient en divisant la profondeur en mètre par 10. P rel = Profondeur en mètre / 10 Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Les pressions La pression absolue C’est la pression réellement subie sous l’eau P abs = P atm + P rel Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Les pressions Quelques exercices d’application 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. Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La compressibilité d’un 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 s’écrase un peu. Le néoprène est légèrement compressible. Vous prenez une bouteille de plongée. Vous mettez 200b d’air dans cette bouteille. L’air est donc compressible. C’est 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 Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La compressibilité d’un gaz Mise en évidence Prenons l’exemple d’un cylindre compressible, élastique que l’on fermera hermétiquement après avoir introduit 12l d’air en surface. Conclusion Il pourrait s’agir de la représentation des poumons d’un apnéiste. Le volume diminue avec une augmentation de pression et il augmente après une diminution de la pression. Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La compressibilité d’un gaz Reprenons maintenant ce même cylindre que l’on remplie de 6l d’air à 30m ; Que se passe-t-il ? Conclusions  Imaginez que vous donnez de l’air à un apnéiste et que celui-ci bloque sa respiration en remontant. Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La compressibilité d’un gaz Définition Selon la loi de Boyle et Mariotte, à température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qui s’exerce sur ce gaz P1V1 = P2V2 On en déduit que PV = Constante On ne commencera de parler de l’influence de la température que pour le niveau 3 Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La compressibilité d’un gaz Quelques exercices d’application Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La compressibilité d’un gaz Un ballon rempli de 20l d’air se trouve plongé à 40m. Quel sera son volume en surface ? 100l Un ballon rempli de 50l d’air en surface est plongé à une profondeur de 10m. Quel sera son volume à cette profondeur ? 25l Combien d’air détendu faudra-t-il rajouter à cette profondeur pour que le volume redevienne 50l ? 50l 25lx2b Un plongeur dispose d’un bloc de 12l gonflé à 200b. Combien de litre d’air dispose-t-il ? 2 400l Sachant qu’il consomme 20l d’air par minute, combien de temps pourra-t-il rester à 20m ? On néglige le temps de remontée et de descente, ainsi que l’air résiduel dans son bloc. 2 400/60=40’. Ecole de plongée Freestyle

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

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La flottabilité d’un corps Explication Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La flottabilité d’un 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 l’eau. Sa chute est beaucoup plus lente. Un objet a un poids sur terre. Il s’agit de son poids réel. Pour que cet objet tombe moins vite dans l’eau, il faut qu’il soit plus léger. Dans l’eau, 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 d’un objet s’appelle la poussée d’Archimède. Définition Il s’agit d’un 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 s’appelle la poussée d’Archimède. P app = P réel – Poussée d’Archimède Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La flottabilité d’un corps Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La flottabilité d’un corps Le plongeur reste entre deux eaux Le plongeur remonte Le plongeur descend Ecole de plongée Freestyle

Pour un niveau 2, on ne tient pas compte de la densité de l’eau Niveau 2 : Physique La flottabilité d’un corps Quelques exercices d’application 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 d’un volume insignifiant. Quel sera son poids apparent ? 0 kg Que peut-on dire de ces trois exemples par rapport à une position dans l’eau : 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. Pour un niveau 2, on ne tient pas compte de la densité de l’eau Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle La flottabilité d’un corps 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) Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Optique et acoustique Explication Il se passe divers phénomènes sous l’eau : - Vous voyez plus gros qu’il n’y paraît, - Vous voyez plus proche, - Votre champs de vision se rétrécie, - Des couleurs disparaissent avec la profondeur, - S’il vous avez des particules dans l’eau, en éclairant avec un phare, vous ne voyez pas très bien, Lorsqu’on entend un bruit, on se sait pas d’où il vient etc. L’optique La vitesse de la lumière dans l’air est de 300 000 km/s. cette vitesse est de 225 000 km/s dans l’eau. La perte de couleur : - Rouge Disparition : 5 m - Orange entre 10 et 15 m - Jaune entre 15 et 25 m - Violet 25 m - Bleu et vert entre 25 et 60m - Monochrome > 60 m - Extinction totale entre 400 et 500m Ces chiffres peuvent se moduler en fonction des particules dans l’eau et de la luminosité du soleil (inclinaison du soleil) Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Optique et acoustique Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Optique et acoustique 1 - Point de convergence Vision dans l’air Vision dans l’eau 2 - Vision hypermétrope Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Optique et acoustique Taille immergée = Taille réelle * 4/3 On le voit plus gros qu’il n’y parait Distance apparente = Distance réelle * 3/4 On le voit plus près qu’il n’y parait Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Optique et acoustique Plonger quand le soleil est haut Ecole de plongée Freestyle

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

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle Optique et acoustique Le son La vitesse Vitesse de propagation dans l’air : 330 m/s (à 0° au niveau de la mer) Vitesse de propagation dans l’eau : 1500 m/s La perception Les organes de perception sont différents : Dans l’air, par les organes auditifs, Dans l’eau par les organes auditifs et la boite crânienne. L’absorption La sensation est identique dans l’eau et dans l’air. L’absorption croit avec la fréquence. Le son aigu s’affaiblit plus que le son grave. Un cargo s’entend de beaucoup plus loin qu’un moteur hors bord. La direction Dans l’eau un son est mieux perçu que dans l’air, mais il est difficile de déterminer la direction. Ecole de plongée Freestyle

Niveau 2 : Physique Ecole de plongée Freestyle 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 l’embout Avertisseur sous-marin Système de communication sous l’eau 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. L’onde de choc peut endommager gravement l’oreille des plongeurs. Le dernier exemple est l’application issue directement des sondeurs. Ecole de plongée Freestyle