Hydrothérapie et principe d’Archimède

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Hydrostatique L'hydrostatique est l'étude des fluides immobiles. Fondée par Archimède C'est de loin le cas le plus simple de la mécanique des fluides, mais il est cependant riche d'enseignements. Nous ne traiterons pas l’hydrodynamique Étude des fluides mobiles.

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Principe d'Archimède «Tout corps plongé dans un fluide déplace un volume égal à son volume...et reçoit une poussée verticale de bas en haut égale au poids du fluide déplacé. »

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Principe d'Archimède Signifie que nous nous sentons plus léger dans l'eau. Les mouvements sont donc plus facile à réaliser Surtout, réalisables dans de plus grandes amplitudes.

Principes mécaniques de l’hydrothérapie La poussée d'Archimède: Force particulière que subit un corps plongé en tout ou en partie dans un fluide Fluide : liquide ou gaz Présence d’un champ gravitationnel. P Origine de la force: La pression du fluide augmente avec la profondeur Gravité sur le fluide Sur l’objet submergé: Pression sur la partie inférieur > Pression sur la partie supérieure Résultat : poussée globale vers le haut

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Flottabilité d’un corps: Déterminée par la poussée d’Archimède Condition d’application de la poussée d’Archimède: Fluide immergeant au repos; Corps immergé au repos; Il faut pouvoir remplacer le corps immergé par du fluide immergeant sans rompre l’équilibre Champ gravitationelle uniforme Poids d’un objet est partout le même (grandeur, sens direction) Notation vectorielle? Troisième condition?

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Poussée d’Archimède : (vers le haut) où : Mf = la masse du fluide contenu dans le volume V déplacé g = valeur du champ gravitationnel (10 N/kg); PA = poussée d’Archimède (newton ou N) Notation vectorielle? Troisième condition? P

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Soit : rf = masse volumique du fluide immergeant (kg/m3) V = volume du fluide immergeant (m3) Alors: (vers le haut)   P

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Notion de flottabilité : Dans un fluide, les corps sont soumis à la poussée d'Archimède. Les corps ont une flottabilité différente selon leur masse volumique. Le fluide peut aussi bien être un gaz qu’un liquide. Immerge un solide (Volume V et masse volumique r) dans un fluide (masse volumique rf) On relâche le solide à partir du repos. Le solide a deux voisins: Terre : poids P (vers le bas) Le fluide : poussée d’Archimède PA (vers le haut)    

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Notion de flottabilité : Si masse volumique du solide > masse volumique du fluide P > PA , solide coule. Si la masse volumique du solide = masse volumique du fluide P = PA, solide demeure immobile => équilibre neutre. Si la masse volumique du solide < masse volumique du fluide alors P < PA et le solide remonte vers la surface.   Identifier sur la figure les trois situations

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Notion de flottabilité : Les eaux à minéralisation importante ont un effet portant plus important. Cet effet portant facilite la mobilité articulaire. Flotter dans de l’eau salée

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Effet portant de l’eau : Poids apparent = poids réel du corps – poussée d’Archimède Le poids apparent est l’équivalent de la normale: Plus l’immersion est grande, plus le poids apparent est faible. Voici quelques points de référence : (eau de mer) - Lors de Immersion tibiale, le poids apparent est de 100% - Lors de Immersion Femorale, le poids apparent est de 90% - Lors de Immersion pubienne , le poids apparent est de 80% - Lors de Immersion ombilicale, le poids apparent est de 50% - Lors de Immersion xyphoidienne, le poids apparent est de 30% - Lors de Immersion sternale, le poids apparent est de 10% Xypoïde : en bas du sternum

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Xypoïde : en bas du sternum

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Exemple d’un solide flottant à la surface d’un liquide : Un iceberg (masse volumique de la glace rs = 917 kg/m3) flotte à la surface de la mer (masse volumique de l’eau salée rl = 1025 kg/m3). Calculez le pourcentage du volume de l’iceberg qui est immergé dans l’eau.

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Exemple d’un ballon au fond de l’eau : On relâche un ballon de basketball du fond d’une piscine. Sachant que la masse volumique de l’air est de 1,29 kg/m3, que la masse du ballon est de 596 g et que son diamètre est de 24,3 cm (ballon de basketball pour match masculin dans la NBA), calculez l’accélération que subira le ballon. La masse volumique de l’eau est de 1000 kg/m3.

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Pression hydrostatique : Lorsque l'on est debout dans une piscine, l'eau exerce une pression sur notre corps. Cette pression, très importante en profondeur, provoque un drainage des membres inférieurs. Il s'agit d'une véritable pressothérapie qui aidera à la résorption d'oedèmes. On favorise l'auto-guérison, par l'élimination des déchets et résidus du métabolisme.

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Pressothérapie : vue plus tard

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Chaleur : L’eau est chauffée à 34 degrés. La chaleur aura des effets : - sédatif, - vasodilatateur, - décontractant et - antalgique. Antalgique ; diminue la douleur

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Résistance de l’eau Frottement avec un fluide visqueux dépend de deux paramètres: L’aire de contact (hydrodynamique) La vitesse de déplacement

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Ex. Adduction/abduction du bras dans l’eau Pouce au zénith

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Ex. Adduction/abduction du bras dans l’eau Pronation/supination (un ou l’autre) Diminue le frottement avec l’eau Diminue A

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Ex. Flexion du bras dans l’eau On utilise la poussée d’Archimède (flottabilité) pour aider (ou nuire) au mouvement On peut mettre des flotteurs pour amplifier l’effet

Principes mécaniques de l’hydrothérapie Exercices 1: Quel volume d’hélium doit contenir une montgolfière pour pouvoir maintenir dans les airs les 800 kg pesé alors que de la nacelle était vide et le ballon dégonflé? (la masse volumique de l’hélium et de l’air sont respectivement de 0,180 kg/m3 et 1,29 kg/m3) Exercices 2: Une pierre de 70 kg et d’un volume égal à 30 000 cm3 se trouve au fond d’un lac. Déterminer la grandeur de la force minimale requise pour la soulever. (la masse volumique de l’eau est de 1000kg/m3) Exercices 3: Un astronaute en entraînement a une masse de 80 kg et porte un équipement de 50 kg. Si son poids apparent est égal au poids qu’il aurait sur la lune, quel volume d’eau déplace-t-il? (la masse volumique de l’eau est de 1025 kg/m3 ; le champ gravitationnel à la surface de la Lune est de 1,62 N/kg.) Exercices 4: Un exercice de renforcement musculaire consiste à pousser vers le bas un ballon remplit d’air dans l’eau d’une piscine. Le ballon a un rayon de 20 cm et une masse, lorsque dégonflé, de 1 kg. Une fois mis en mouvement vers le bas, quelle doit être la force appliquée sur le ballon pour maintenir une décente à vitesse constante? ( )

Examen 1 Vendredi, le 2 octobre Durée: 2 périodes Pondération: 23% Matière: p.5 à 36 + hydrostatique. Devoirs: 1 à 5 + hydrostatique