Le niveau 2 avec « Les Dauphins Bragards Bernard HYEULLE » LA PHYSIQUE

 La flottabilité des corps  Les notions de pression  La compressibilité des gaz  Les mélanges gazeux  La diffusion des gaz  L’accoustique et la vision

LA FLOTABILITE DES CORPS Tout les corps que vous mettez dans l’eau paraissent moins lourds que sur terre. Ils sont réellement moins lourds car il y a une poussée crée par l’eau dirigé du bas vers le haut appelé poussée d’Archimède

LA FLOTABILITE DES CORPS Enoncé de la loi de Archimède : Tout corps plongée dans un fluide reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale dirigée du bas vers le haut égale au poids du volume du fluide déplacé.

LA FLOTABILITE DES CORPS Démonstration : Un plongeur pèse environ 86 Kgs équipé. S’il déplace 86 litres ( ou dm3) d’eau douce, il sera en flottabilité nulle. 86 Kg (plongeur ou poids réel) – 86 litres *1 kg par litre d’eau (poussée d’archimède) = 0 On dira que la flottabilité est neutre.

LA FLOTABILITE DES CORPS Ce plongeur vide ses poumons, il pese toujours environ 86 Kg équipé, Par contre son volume étant inférieur (volume d’air en moins dans les poumons) il ne déplace que 84,5 litres ( ou dm3) d’eau douce, il sera donc plus lourds. 86 Kg (plongeur ou poids réel) – 84,5 litres *1 kg par litre d’eau (poussée d’archimède) = 1,5 kg On dira que la flottabilité est négative

LA FLOTABILITE DES CORPS Ce plongeur gonfle sa stab, il pese toujours environ 86 Kg équipé, Par contre son volume étant supérieur (volume d’air en plus dans la stab) il déplace 88,5 litres ( ou dm3) d’eau douce, il sera donc plus léger. 86 Kg (plongeur ou poids réel) – 88,5 litres *1 kg par litre d’eau (poussée d’archimède) = -2,5 kg On dira que la flottabilité est positive

LES PRESSIONS Une prssion est est une force qui s’aplique sur une surface et si l’on regade la formule mathématique ça nous donne celà P = F / S Pascal (Pa) Newton (N) Mètre² (m²) En plongée nous utiliserons des Kgs /cm² ou des bars

LES PRESSIONS En plongée nous sommes soumis à plusieurs pressions qui vont nous servir durant toute notre vie de plongeur: La pression atmosphérique est la pression qu’exerce le poids de l’air au dessus de notre tête. Elle est d’environ 1 bar au niveau de la mer La pression relative est la pression qu’on lit sur le manomètre de la bouteille, le poids de l’eau lorsqu’on s’immerge. Elle est de 1 bar tous les 10 mètres La pression absolue est la somme des deux et cette pression nous servira pour tout nos calculs

LA COMPRESSIBILITE DES GAZ La question que tout le monde pose lorsqu’on commence la plongée, est : Combien de temps on peux tenir avec cette bouteille ? Et la réponse est : ça dépend de la profondeur à laquelle on plonge. La réponse est démontrée par la loi de Boyle Mariotte Le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il reçoit P*V= P’*V’ = Constante Attention cette loi n’est valable normalement que pour les gaz parfait et l’air n’en est pas

Toujours utiliser la pression absolue pour faire les calculs En haut en utilise tout les volumes à une pression absolue de un bar En bas tout nos calculs sont fait à une pression absolue de trois bar

LES MELANGES GAZEUX Vous avez tous entendu parler de l’ivresse des profondeur, c’est un phénomène qui arrive suite a une pression d’azote trop élevé dans le corps humain dés l’instant que l’on descend trop profond. Enoncé de la loi de Dalton: A température donnée, la pression d’un mélange gazeux est égale à la somme des pressions qu’aurait chacun des gaz s’il occupait à lui seul le volume total. PP P abs % GAZ

LES MELANGES GAZEUX Nous savons que la composition de l’air à la surface de l’eau est d’environ 80% d’azote N2 et de 20 % d’oxygène O2 soit : 1bar de pression absolue * 80% de N2 = 0,8 bar de PPN2 1bar de pression absolue * 20% de O2 = 0,2 bar de PPO2 Si maintenant je fais la somme des Pressions Partielles de tout les gaz que j’ai dans l’air je retrouve : 0,8 bar de N2 + 0,2 bar de O2 = 1 bar de Pabs En résumé, quelque soit la pression absolue que nous avons, la somme des pressions partielles est toujours égale à la pression absolue

LES MELANGES GAZEUX 1bar * 20% 1 bar * 80% 2 bar * 20% 2 bar * 80%

LA DIFFUSION DES GAZ Lorsque nous plongeons, nous ne pouvons pas remonter à la vitesse que l’on veut et nous devons nous arrêter avant de faire surface, nous appelons ça faire des paliers de décompression. Enoncé de la loi de henry: A température constante, la quantité de gaz dissout à saturation dans un liquide est proportionnelle à la pression du gaz au-dessus de ce liquide.

LA DIFFUSION DES GAZ En surface PPN2: 0,8 Dans le corps PPN2:0,8 État de saturation A la déscentePPN2: 1,6 Dans le corps PPN2:0,8 État de sous saturation Au fond PPN2: 2,4 Dans le corps PPN2:1,6 État de sous saturation Au fond PPN2: 2,4 Dans le corps PPN2:2,4 État de saturation A la remontée PPN2: 1,6 Dans le corps PPN2: 2,4 État de sur saturation Au palier PPN2: 0,8 Dans le corps PPN2: 2,1 Zone de sur saturation critique En surface PPN2: 0,8 Dans le corps PPN2: 1,2 Légère sur saturation Fin de désaturation en surface

L’ACCOUSTIQUE LE SON : DÉFINITION : Le son est une vibration sonore propagée dans un milieu solide, liquide ou gazeux. VITESSE : La vitesse du son varie selon le milieu. Le son se propage plus rapidement dans un solide que dans les milieux liquides ou gazeux. Dans l' air la vitesse du son est de 330 m/s dans l' eau la vitesse du son est de 1500 m/s. AUDIBILITÉ : Sous l'eau on entend très bien car les ondes sonores se déplacent environ 5 fois plus vite dans l'eau que dans l'air. Les sons de fréquence basses se transmettent loin (moteurs de cargos), contrairement aux sons de fréquences élevées qui ne se transmettent qu'à quelques mètres. DIRECTION : L'origine de la source sonore est difficilement identifiable. On a l'impression que le son provient de toutes les directions en même temps.

Dans ce cas de figure l'explosion qui se produit à 3 km du bateau sera entendue par les plongeurs immergés avant le directeur de plongée situé sur le bateau. L’ACCOUSTIQUE

LA VISION La vision est différente sous l'eau. Plusieurs phénomènes se produisent que nous allons détailler : LA RÉFLEXION : Lorsque la lumière rencontre une séparation entre deux milieux différents, celle-ci est réfléchie, avec un angle ( r ) réfléchie égal à l'angle ( i ) du rayon incident lumineux. L'exemple du miroir représente le mieux la réflexion mais dans ce cas la réflexion est totale.

LA VISION LA RÉFRACTION : La lumière qui n'est pas réfléchie, pénètre dans le second milieu avec un angle ( R ) réfracté différent de l'angle ( i ) du rayon incident n est l'indice de réfraction. Pour visualiser ce qu'est la réfraction il faut plonger une règle dans un verre d'eau, la règle paraît cassée au niveau de la surface. Plus le temps est clair, plus le soleil est haut, plus la luminosité est grande. n air = 1 n eau = 4/3

LA VISION Lorsque la lumière traverse l'eau, celle-ci est absorbée par le milieu. L'intensité lumineuse diminue progressivement avec la profondeur. L'absorption n'est pas homogène. Les couleurs disparaissent en fonction de la profondeur. Pour restituer les couleurs en profondeur il est indispensable de disposer d'une lampe. L’ABSORPTION

LA VISION LA DIFFUSION : Les particules en suspension que l'on peut trouver dans l'eau peuvent réfléchir la lumière et la dévier. C'est le cas lorsque l'on éclaire les particules avec une lampe on se trouve dans une situation comparable au brouillard. Le faisceau de la lampe est augmentée et l'intensité lumineuse est diminuée.

LA VISION RAPPROCHEMENT ET GROSSISSEMENT : La vision est modifiée sous l'eau. Les choses paraissent plus grosses et plus prêts. Dans l'eau sans le masque la vision est comparable à un hypermétrope, c'est à dire que l'image s'effectue derrière la rétine de l'œil. Pour remédier à cet inconvénient on met un masque. L'air emprisonnée entre la vitre et l'œil recrée une situation similaire à la surface. L'image se crée sur la rétine de l'œil. Avec le masque dans l'eau 'il y a deux milieux différents l'air et l'eau. C'est pour cette raison que l'on perçoit les choses plus grosses de 4/3 de leur taille réelle (due à l'indice de réfraction des milieux ), et qu'elles paraissent plus proches de 3/4 de leur distance réelle.

LA VISION CHAMP DE VISION : Comme les objets paraissent plus grands notre champ visuel sous marin est réduit. Il est de 75% du champ visuel dont nous disposons en surface. De plus le champ est limité par le masque. C'est pour cette raison qu'il faut impérativement effectuer un tour d'horizon (360) lorsque : on cherche ses coéquipiers au fond. on s'approche de la zone des 3 m pour voir les bateaux éventuels avant de faire surface.

CONCLUSION La physique ne vous sert pas en plongée en tant que telle, mais elle vous permet, si vous utiliser intelligemment, de connaître un peu prés votre lestage avant de partir en fonction du bloc que vous utiliserez, pourquoi il faut faire des paliers, pourquoi nous faisons des narcoses ou même pourquoi nous consommons plus au fond qu’en surface.