Cours Théorique N4 Flottabilité - Froid - Milieu 15/03/2016.

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1 Cours Théorique N4 Flottabilité - Froid - Milieu Jacques@charreyron.fr 15/03/2016

2 SOMMAIRE Rappels gestion de l'air  Pression et profondeur  Consommation et planification  Essoufflement et panne d’air Flottabilité  Loi d’Archimède  Densité  Applications Lestage Relevage (utilisation de Boyle-Mariotte) Le froid Les dangers du milieu

3 Volume d’air dans une bouteille Volume d’air dans un bloc de 15l à 1b :  Volume du bloc * Pression de gonflage 15l à 1b30l à 2b 3000l à 200b

4 Loi de boyle Mariotte : cas de la bouteille Enoncé  Pression * Volume = constante Calcul du volume dans la bouteille :  Pgonflage*Vbouteille = P1b*Vdispo  200 * 15 = 1 * Vdispo

5 Volume d’air brassé dans Nos poumons 0 10 20 3x plus d’air 2x plus d’air Poumons 15l/min 30 l/min 45l/min 2b 3b 1b

6 Loi de boyle Mariotte : cas de la consommation Enoncé  Pression * Volume = constante Nos poumons:  A chaque cycle ventilatoire nous devons renouveler un volume de 0,5l  P10m = 2b, V10m = 0,5 l => P0m = 1b d’où P10m*V10m=P0m*V0m => V0m=1l

7 Conséquence Notre consommation dépend de la profondeur donc de la pression :  Cp=Pression * consommation en surface

8 Exercice : le cas de l’essouflement Un plongeur essoufflé consomme 100 l/min. Calculer son autonomie avant panne d’air à 40 m, si il possède un bloc de 12l à 200.

9 Exercice : le cas de l’essouflement Un plongeur essoufflé consomme 100 l/min. Calculer son autonomie avant panne d’air à 40 m, si il possède un bloc de 12l à 200.  C40m=100*5 = 500l/min  Vdispo = 12*200 = 2400 l  Autonomie = 2400/500 = 4,8 min Le bloc est vide en moins de 5 min d’où la nécessité d’agir vite sur un essoufflement.

10 Consommation ordres de grandeurs Si une bouteille fait 15l et est gonflée à 200 b :  150b utile  Soit un volume d’air à 1b de 150*15 = 2250l  Si ma consommation en surface est de 17l/min Profondeur (m)Consommation (l/min) Autonomie (min) 017*1 = 172250/17 = 132 1017*2 = 342250/34 = 66 2017*3 = 512250/51 = 44 3017*4 = 682250/68 = 33 4017*5 = 852250/85 = 26

11 SOMMAIRE Rappel gestion de l'air  Pression et profondeur  Consommation et planification  Essoufflement et panne d’air Flottabilité  Loi d’Archimède  Densité  Applications Lestage Relevage (utilisation de Boyle-Mariotte) Le froid Les dangers du milieu

12 Poussée d'archimède Archimède  Savant grec qui vécut à Syracuse (Sicile) de 287 av. J.-C. à 212 av. J.-C. Poussée d'archimède :  Tout corps plongé dans un liquide subit de la part de celui-ci, une poussée exercée du bas vers le haut, et égale, en intensité, au poids du liquide déplacé.

13 Densité Pour obtenir le « poids du liquide déplacé » :  Il faut une relation entre masse et colume : la densité Densité :  Masse / Volume Exemples  Densité du plomb 11,3kg/litre : densité 11,3  Densité eau de mer 1,03kg/litre : densité 1,03  Densité de l’air : 1,3 g/l : densité 0,0013

14 Application lestage Une plongeuse nue : Masse : 55 kg, Volume : 57 l Son équipement  Une combinaison : Masse 2kg, Volume 6 l  Une bouteille : Masse 17 kg, Volume 12 l  De l’air dans la bouteille : 3,5 kg  Un gilet stabilisateur Masse 4 kg, Volume 8l Doit elle prendre du lest en eau douce ? Si oui combien ?

15 Application lestage  (57-55) + (6-2) + (12-17) - 3,5 + (8 – 4) = 2 + 4 - 5 - 3,5 + 4 = + 1,5 kg => 1,5 kg de lest Doit elle prendre du lest en eau de mer ? Si oui combien ?  (57*1,03-55) + (6*1,03-2) + (12*1,03-17) - 3,5 + (8*1,03 – 4) = 3,71 + 4,18 – 4,64- 3,5 + 4,24 = + 3,99 kg => 4 kg de lest Qu’en déduisez vous ? :  Il faut adapter son lestage  Au lieu : lac ou mer Au type de combinaison : shorty ou double épaisseur ? Au type de bouteille : acier ou alu, 12 ou 15l Au type de gilet : changement plus rare …

16 Application directe Une bouteille de 15l pèse 17kg :  Volume d’eau déplacé : 15 l  Poussée d'Archimède : 15kg si eau douce  Poussée d'Archimède : 15*1,027 = 15,4 kg d’eau de mer Bilan :  Eau douce : 15 – 17 = -2kg => il coule  Eau de mer : 15,4-17 = -1,6kg il coule

17 Application : relevage Un casier à vin  Le casier seul a un volume de 10l poids 30 kg  200 bouteilles de 0,8 l de poids 1,5 kg  immergées par 40 m de profondeur dans le Pavin. A cette profondeur, on gonfle un parachute de 500 l de capacité totale en consommant 10b sur une bouteille de 12l. Que se passe-t-il ?  Quelle longueur de bout pour relever ces bouteilles ?

18 Application : relevage Bilan des volumes :  Volume bouteilles : 0,8*200 = 160 l  Volume de la casier: 10l  Poussée d'Archimède : 170 kg Bilan des masses :  Masse bouteilles : 200*1,5 = 300 kg  Masse casier : 30 kg Masse à relever : 330 kg - 170 kg = 160 kg Volume déplacé par le parachute :  120 l => 120kg de poussée => on ne peut pas relever la caisse  Il nous faut 160 l : P*V = cste 5*120=P*160 => P=3,75 b => 27,5 m Il faut un bout de environ 12,5 m pour faire décoller la caisse

19 Application : lestage Un plongeur équipé a un volume de 100 dm3 a une masse de 99 kg.  Immergé dans de l’eau douce, quel est son poids apparent ? Que se passe-t-il ?  Même question dans l’eau de mer.  Quel doit être son lestage ? On donne densité eau douce = 1 et densité eau de mer = 1,03

20 Application : lestage Eau douce  Papp = 99 – (100 x 1)  Papp = -1  Le plongeur flotte, il doit rajouter 1kg de lest Eau de mer  Papp = 99 – (100 x 1,03)  Papp = -4  Le plongeur flotte, il doit rajouter 4 kg de lest  C’est pourquoi on se leste plus en mer qu’en eau douce

21 Application : lestage accessoires La masse d’un boîtier de caméra est égal à 3 kg son volume est de 5 litres.  On dispose d’un lest en plomb de densité 11,3  Quelle est la masse de lest à ajouter pour que le poids apparent du boîtier soit nul en eau douce (d = 1)  Deux cas possibles : Le lest étant placé à l’intérieur du boîtier, Le lest étant placé à l’extérieur du boîtier.

22 Application : lestage accéssoires Papp sans lest : Papp = 3 – 5 = -2  Il faut rajouter 2 kg Si on le met à l’intérieur le volume total n’est pas modifié :  Il faut rajouter 2kg de plomb. Si on le met à l’extérieur le volume est modifié  Poids total = 3kg + Volume Pb* densité plomb  Volume total = 5l + Volume Pb  On cherche une poussée d'archimède = Poids total Parch = Volume total * densité eau = 3kg + Volume Pb* densité plomb = (5 + Volume Pb)*1 3+Vpb*11,3=5+Vpb => 10,3*v = 2 => Vpb = 0,194 l  soit Ppb= 0,194 * 11,3 = 2,18 kg

23 SOMMAIRE Rappel gestion de l'air  Pression et profondeur  Consommation et planification  Essoufflement et panne d’air Flottabilité  Loi d’Archimède  Densité  Applications Lestage Relevage (utilisation de Boyle-Mariotte) Le froid Les dangers du milieu

24 Le froid : L'air et l'eau Neutralité thermique :  Dans l'air : 24°C : on ne dépense pas d'énergie pour lutter contre le froid, ou... contre la chaleur  Dans l'eau : 33°C car l'eau conduit environ 25 fois plus la chaleur que l'air

25 Types d'échanges thermiques Conduction :  de proche en proche (sang, corps humain, avec la combinaison) Convection :  échange de chaleur entre 2 phases différentes : solide-liquide, liquide- gaz, solide-gaz (Vent sur le bateau) Radiation :  par rayonnement (inexistant dans l'eau) Changement de phase :  exemple évaporation Transpiration Respiration car l'air rejeté est plus humide: évaporation dans les poumons ( car air très sec)

26 Température interne 37 à 35 °CNormothermie : accélération de la ventilation, vasoconstriction périphérique, diurèse, frissons tremblement 34°CHypothermie modérée : confusion mentale 32°CHypothermie moyenne : trouble de la conscience 30°CHypothermie grave : perte de conscience 27°CHypothermie majeure : mort apparente 20°CMort : Arrêt cardiaque

27 Mécanismes de lutte contre le froid Production de chaleur  Glucide, Protide, lipide + O2 => énergie + H20 + CO2 Mécanisme de lutte :  Vasoconstriction périphérique  Augmentation de la production de chaleur  Frissons et tremblements

28 Mécanismes de lutte contre le froid Vasoconstriction périphérique :  Le sang => organes vitaux (cerveau, cœur, poumons) afin de les préserver.  Concentré dans les territoires internes => surcharge => une diurèse abondante  Modifications de la composition du sang : réactions hormonales complexes  Homonal = plus lent et moins efficace que les frissons  Vasoconstriction = une diminution de la quantité du liquide caloporteur Inconvénients :  Modifications de la composition du sang Conséquences sur la solubilité des gaz Elimination du N2 plus difficile Facteur favorisant la narcose Facteur favorisant la survenue d’un A.D.D. 

29 Mécanismes de lutte contre le froid Vasoconstriction périphérique :  Modification du trajet sanguin  Les vaisseaux qui assurent la perfusion des tissus périphériques (la peau) se ferment.

30 Mécanismes de lutte contre le froid La chair de poule :  c'est la première réaction productrice de chaleur par contraction des muscles horripilateurs. Les frissons :  sont des contractions musculaires rythmées : Les masséters : muscle pour « claquer des dents »  qui permettent l'augmentation de la thermogenèse.  Insuffisants à moyen terme.  Ils deviennent totalement incontrôlables et de plus en plus grande amplitude. Inconvénients :  Accélération de la ventilation  Augmentation de la consommation  Augmentation de la production de CO2  => attention l'essoufflement n'est pas loin !!!

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32 Le choc thermique Au soleil  Le corps réagit à l'inverse du froid : Vasodilatation périphérique  Immersion directe : Reflux sanguin central violent  Apnée reflexe  Syncope  Arret cardio respiratoire Risque de noyade.

33 Le froid pour le GP Avant :  Vérifier l'adéquation du matériel avec les conditions Tailles et épaisseurs des combi Cagoule pour protéger le tronc cérébral et la tête  Etat de fatigue des membres de la palanquée  Se couvrir du soleil / du froid.

34 Le froid pour le GP Pendant :  Soyez attentif Au conso A la posture des membres de la palanquée : prostrée = froid  Insister sur la communication du froid : Convenir d'une gradation  Savoir interrompre une plongée pas agréable  Anticiper la remontée : eviter les pannes d'air et palliers plus longs

35 Le froid pour le GP Après  Insister sur la nécessité de boire : Pas d'alcool qui refroidit encore plus mais des boissons chaudes.  Inciter les plongeurs à se couvrir avant et après Quitter dès que possible une combi mouillée

36 SOMMAIRE Rappel gestion de l'air  Pression et profondeur  Consommation et planification  Essoufflement et panne d’air Flottabilité  Loi d’Archimède  Densité  Applications Lestage Relevage (utilisation de Boyle-Mariotte) Le froid Les dangers du milieu

37 A vous de jouer...

38 L’eau : Le froid Dangers  Majoration risque ADD  Essoufflement  Givrage du détendeur (eau < 10°C) Conduite à tenir :  Communiquer  Limiter le temps de plonger : c’est un plaisir pas une torture  Adapter l’équipement : épaisseur combinaison Attention : fatigue, alimentation

39 L’eau : le courant / Les vagues Dangers :  Efforts, essoufflement  Difficulté sortie et mise à l’eau  Cohésion de palanquée  Mal de mer, risque de chutes Conduite à tenir:  Détendeur en bouche de la mise à l’eau au retour sur le bateau Courant :  S’immerger rapidement Partir à contre courant revenir avec  Utiliser le mouillage  Utiliser le relief  Sortir le parachute en début de palier : facilite la récupération Vagues :  S’immerger rapidement  Adapter la hauteur des paliers

40 L’eau : La profondeur Danger :  La narcose  La visibilité  Le froid  Les accidents (cf cours ADD, Baro …) Conduite à tenir :  Adaptation à la profondeur  Vigilance et surveillance mutuelle

41 L’eau : la visibilité Dangers :  Cohésion de palanquée  Communication plus difficile  Risque de panique chez le débutant Conduite à tenir:  Savoir utiliser la boussole  Avoir une lampe  Rester groupé  Ne pratiquer la plongée de nuit que dans des conditions idéales de visibilité

42 La faune : ceux qui mordent Dangers :  Les morsures douloureuse et longues à cicatrisées Conduite à tenir :  Ne pas toucher  Ne pas les provoquer  Consulter un médecin

43 La faune : ceux qui piquent Dangers:  Piqures venimeuses :  Rascasses, poisson-lion, poisson-pierre, vive … Piqures non venimeuses:  Oursins Urticants :  Méduses, anémones, coraux Conduite à tenir  Ne rien toucher  Retirer le dard ou l’épine, chauffer la blessure (destruction du venin à 45 °C, bander la blessure, prise en charge médicale  Retirer les épines des oursins : utiliser du citron ou du vinaigre pour dissoudre les morceaux

44 L’homme : Les épaves Dangers:  Tôles : parfois coupantes  Exigües : difficulté pour en ressortir  Corrosion : risques d’effondrement  Navire de guerre : risque explosif Conduite à tenir :  Ne rien toucher  Ne rien laisser dépasser : manomètre, tubas  Ne pas pénétrer si on ne voit pas de sortie évidente  Juger de l’état des structures et adapter le parcours  Prévenir la gendarmerie en cas de découverte d’une mine

45 L’homme : la circulation des bateaux Dangers :  Les hélices : blessures graves / mortelles  Les quilles de voilier : aucun bruit Conduite à tenir:  Un pavillon alpha bien visible  Sortie au parachute Sous l’eau on entends bien mais on localise mal :  Le 360° s’impose  Attention soutenue quand on fait surface  En cas de doute : redescente à 5m

46 L’homme : Les filets Dangers :  Les filets : se coincer  Les lignes de pèche, hameçons : blessure Conduite à tenir  Pris dans un Filet: ne pas se débattre couper : couteau ou cisaille  Remonter les lignes (nettoyage de la mer) que si pas de danger

47 La géologie : Les grottes Dangers:  Etroites : se coincer, se blesser  Profondes : se perdre aux bifurcations Conduite à tenir:  Ne jamais perdre de vue la sortie  Être équipé d’un phare ou d’une lampe

48 La géologie /faune : Les rochers Dangers :  Les rochers sont coupants  La peau est fragilisée par l’eau  Organismes coupants / urticants Conduite à tenir :  Ne rien toucher  Porter des gants lorsque c’est autorisé

49 Quizz Dans l'eau je me refroidi :  10 fois plus lentement que dans l'air ?  25 fois plus lentement que dans l'air ?  25 fois plus vite que dans l'air ?  10 fois plus vite que dans l'air ?

50 Quizz Le froid n'a aucune influence sur les risques d'ADD ? Vrai Faux

51 Quizz En tant que GP quels sont les moyens à mettre en œuvre pour prémunir les membres de ma pallanquée du froid ?

52 Quizz Le lestage est fonction de la salinité de l'eau ?  Vrai  Faux La densité de l 'eau de mer est plus importante que celle de l'eau douce ?  Vrai  Faux La densité du plomb est de :  11,3 kg/l  113,3 kg/l

53 Quizz La poussée d'Archimède est  Plus importante dans l'eau douce  Plus importante dans l'eau de mer  Equivalente