Formation MF1. Éléments de physique dans l enseignement de la plongée. FFESSM comité Inter Régional LRMP

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1 Formation MF1 Éléments de physique dans l enseignement de la plongée

2 Enseigner de la physique...pourquoi? Pour comprendre et prévenir des accidents : Barotraumatismes, ADD, toxicités de gaz. Pour comprendre et quantifier l autonomie en air. Toucher du doigt la relation profondeur-autonomie Utile mais pas indispensable pour : Améliorer le comportement dans l eau(flottabilité ) Gonflage des bouteilles ( tampons), relevage d objets etc...

3 LA PHYSIQUE Obstacle intellectuel Plutôt que Cours de physique Démontrer Etre absolument exact Dire ou écrire Alléger,simplifier,limiter... Préférer Des éléments de physique Faire admettre Faire des approximations Montrer (schémas,illustrations)

4 Domaines La flottabilité La pression Les gaz sous-pression la compressibilité des gaz pressions partielles dissolution des gaz La vision, l audition

5 La flottabilité Pourquoi... on flotte ou on coule? la différence de lestage eau douce/ eau de mer? perd-on de la flottabilité avec la profondeur dans certains cas et pas dans d autres?...

6 La flottabilité Énoncé du principe d Archimède Dans le cadre de la plongée-loisir le principe d Archimède doit s admettre. Le moniteur doit éviter de le démontrer : La démonstration est difficile et inutile ( aucun intérêt pratique sauf pour les matheux). Mise en balance des forces ascendantes et descendantes (schémas, illustrations) Cas particulier: eau douce, eau de mer.

7 Flottabilité Niveau 1 Niveau 2 Niveau 4 Objectifs Comprendre la flottabilité. Comprendre et quantifier la flottabilité Idem et extrapoler en eau douce et eau de mer. Approches Notions utilisées Mise en balance de forces antagonistes La poussée d Archimède Mise en balance de 2 forces antagonistes "tout corps plongé dans un liquide..." Poids réel,poids apparent idem "tout corps plongé dans un liquide..." centre gravité (et centre de poussée) dm3, M.volumique, (Kg/dm3) démonstrations Inutiles inutile inutile (Attention aux expériences fausses ou incompréhensibles ) Développements liège,pierre,bateau... Papp = Préel-Parch Papp = Préel-Parch Applications Comprendre : l intérêt du lestage le principe du P. Ballast l utilisation de la Stab Calculs (simples) lestages relevages Calculs plus complexes: Eaux de densité différente de. Relevages associés à la loi de Mariotte

8 La pression relative ou hydrostatique La pression augmente avec la profondeur Intuitif/sensations/vécu Pression: une force répartie sur une surface génère une pression Théorie, cas général et particulier Force : poids de l eau Surface : 1 cm² Calculer la pression A toute profondeur Nouveau Savoir-faire

9 La pression relative ou hydrostatique Hauteur d eau (H) Poids volumique de l eau ou densité S=1 cm² Calculs intermédiaires Volume = H X S ( litre ou dm3 ) Poids du volume d eau ( en Kg ) Pression = poids du volume / 1 cm² Pr = H PoidsVolumique 10

10 La pression atmosphérique Ne se calcule pas : se mesure ou s estime ( 0.8 bar à 2000 m) La Patm varie avec L altitude les conditions météorologiques unités de mesure Hectopascal, millibar (mbar), mm de mercure (mm de Hg), atmosphère (atm) 1 atm= 1013 mb = 760 mm Hg = 1013 Hpa

11 Les Pressions Niveau 1 Niveau 2 Niveau 4 Approches Graphiques Graphiques F( Kgf ) P = S( cmð) S appuyer sur le vécu du plongeur Unités le bar P atm (bar ou atm) 1 atm= 760 mmhg 1 atm= 1013 mbar 1atm=1013 hpa P atm (mm Hg) Convertir les unités bar mm Hg Applications Fixer des ordres de grandeur pneu 2 bars Bouteille de gaz 9 bars Bloc plongée bars Calculs : profondeur/pression (exemples numériques simples)

12 Gaz sous pression Gaz souspression Effet mécanique sur l enveloppe Effet chimique par augmentation de la concentration Compressibilité des gaz Limites de Toxicité Pressions partielles

13 Les Pressions(suite) Niveau 1 Niveau 2 Niveau 4 La pression atmosphérique Poids de l air réparti sur la surface de la terre... Démonstration :poids d une colonne d air... La pression atmosphérique varie avec l altitude Pression relative La pression augmente avec la profondeur... Approximation l d'eau pèse kg Masse (poids) volumique de l'eau de mer 1,025 kg/l douce 1,000 kg/l Pr = H 10 Pr = H PoidsVolumique 10 Applications explication de la compressibilité des gaz Calculs de pressions absolues et relatives au niveau de la mer calcul de la P.absolue en altitude calculs avec densité différente de, La notion d équipression indispensable et souvent oubliée. Utile pour comprendre le fonctionnement des détendeurs.

14 Compressibilité des gaz Effet de la pression sur tous les volumes gazeux à la descente et à la remontée. Poumons, oreilles,sinus, masque, gilet. La production et l utilisation d air comprimé (avec influence de la température): compresseur, tampons.

15 Compressibilité des gaz Niveau 1 Niveau 2 Niveau 4 Objectifs Informer le novice Comprendre et Idem avec la température en de cette originalité quantifier. plus. parfois insoupçonnée Approches Graphique Graphique chiffré Influence de la T Développer les effets P V lors de l explication des barotraumatismes Formule P1 V1 = P2 V2 = CTE P1 V1 = T1 P2 V2 = CTE T2 Applications Prévention des Barotraumatismes masque-sinus-dentsoreilles-poumons calculs d autonomie Argumentation chiffrée des barotraumatismes (Calculs simples) gonflage /tampons Relevage d objets

16 Les pressions partielles Avant les calculs: concentration Formules : à faire admettre Exercices

17 Pressions partielles Niveau 1 Niveau 2 Niveau 4 Intérêt Repères de toxicité Calculer les Pp Repères de toxicité. Approches Applications Pas du tout abordé La pression partielle représente la concentration du gaz illustration graphique toxicité de N2,O2,CO2 Donner les prof maximums La toxicité avec la pression partielle. illustration graphique formule de dalton Calculs des seuils critiques Prof limites et pourcentages des mélanges utilisés (Nitrox). Compréhension des calculs de tables Calcul Tension azote Calcul Hauteur palier Pas d application numérique

18 Dissolution des gaz Sera traitée par Gilbert

19 Dissolution des gaz/ Niveau 1 Niveau 2 Niveau 4 (éléments de calculs de tables) Objectifs Informer le Démystifier les tables de plongée. débutant Approches Applications pas de cours spécifique. On accumule au cours de la plongée de l azote qu on restitue à la remontée. Consignes et recommandations. Comprendre : "les liquides dissolvent les gaz" dans le but de prévention de l ADD Analogies facteurs de dissolution.surfaces.nature gaz et liquides.température.pression loi de henry.durée Les états en plongée.sous-saturation.saturation.sur-saturation Comprendre la nécessité de contrôler la dé saturation Le compartiment la Tension,le Gradient,la Période. Le modèle de Haldane le Sc Calculs simples de charge en azote (périodes entières ). Calcul de pression mini admissible (hauteur du premier palier) Comprendre l approche de calcul des tables.

20 Vision audition Vision: Aucune démonstration : inutile et très difficile. Effet de filtre de couleurs. Effet de rapprochement. Diminution du champ visuel ( dû essentiellement à la jupe du masque). Audition Quelques paramètres du son sous l eau ( à titre de curiosité) Source sonore omnidirectionnelle. Vitesse dans l air :330m/s dans l eau 1500 m/s. Les basses portent mieux que les aigus.

21 La vision Niveau 1 Niveau 2 Niveau 4 Objectifs Information sur les idem En savoir un peu plus modifications de la vision. Approches Applications pas de cours spécifique. Utiliser leur vécu (baptême). Effet de filtre: perte de luminosité perte des couleurs tour d'horizon/ masques correcteurs Ne pas Tenter de démontrer (attention très difficile) Trajet de la lumière (schémas) -réflexion -réfraction -diffusion calculs des tailles/distances réelles et apparentes. Utile dans l approche photo/vidéo

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