Cours N2 : Physique. La Pression Loi de Boyle Mariotte La flottabilité

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1 Cours N2 : Physique La Pression Loi de Boyle Mariotte La flottabilité FG - Octobre 2006

2 Plan La pression Rappel La loi de Boyle Mariotte Mise en évidence Définition Applications à la plongée La flottabilité Mise en évidence La poussée d Archimède Exemples et applications à la plongée

3 La pression La Pression est une force qui s applique sur une surface P = F S F O R C E Surface En plongée, on exprime la pression en bar (b). Une pression de 1 bar force 1kgf sur une surface de 1cm²

4 absolue La pression Pression = Pression + Pression P atmosphérique atmosphérique 1bar relative P relative = Profondeur 10

5 La pression P absolue =1+ profondeur 10 Profondeur (mètres) P atmosphérique P relative P absolue 0 1 bar 10 1 bar 20 1 bar 30 1 bar 40 1 bar

6 La pression Profondeur (mètres) P atmosphérique P relative P absolue 0 1 bar 0 1 bar x bar 1 bar 1 bar 1 bar 2 bars 3 bars 2 bars 3 bars 4 bars x 1,5 x 1, bar 4 bars 5 bars x 1,25 Entre la surface et une profondeur de 10 mètres m : la pression double

7 La pression Avec un long tuba : les muscles inspiratoires ne sont pas assez puissants pour s opposer a la Pression Absolue

8 La loi de Boyle Mariotte 12 L V3 P3 6 L V2 P2 4 L V1 P1

9 La loi de Boyle Mariotte 12 L V3 6 L V2 4 L V1 P3 P2 P1 P3 x V3 = 1 x 12 = 12 P2 x V2 = 2 x 6 = 12 P1 x V1 = 3 x 4 = 12

10 La loi de Boyle Mariotte «A température constante, le volume d un gaz est inversement proportionnel à la pression qu il subit» P x V = constante P1 x V1 = P2 x V2 = P3 x V3

11 La loi de Boyle Mariotte Je plonge une bouteille en plastique de 1,5 L dans la fosse de Villeneuve : Volume à 10 mètres =? Volume à 20 mètres =? A B = C D C = A B D

12 La loi de Boyle Mariotte A la surface : P1 = 1 bar, V1=1,5L P1 x V1 = 1,5 A 10 mètres : P2 = 2 bars, V2=? P1 x V1 = P2 x V2 V2 = (P1 x V1) / P2 = (1 x 1,5) / 2 = 0,75L A 20 mètres : P3 = 3 bars, V3=? P1 x V1 = P2 x V2 = P3 x V3 V3 = (P1 x V1) / P3 = (1 x 1,5) / 3 = 0,5L V3 = (P2 x V2) / P3 = (2 x 0,75) / 3 = 0,5L

13 La loi de Boyle Mariotte Apnée Volumes fermés

14 La loi de Boyle Mariotte 18L Surface 6L 9L 10m 6L 6L 20m 6L

15 La loi de Boyle Mariotte

16 La flottabilité Pourquoi la bouteille de plongée est elle plus légère sous l eau? 1kg de plomb coule. Mais une bouteille formée d une très fine couche de plomb va-t-elle coulée?

17 La flottabilité L immersion entraîne l opposition de deux forces : - celle du poids réel (poids de la bouteille) - celle de l eau

18 La flottabilité Poids réel < volume Poussée de l eau l emporte : Flottabilité positive Poids réel = volume Équilibre : Flottabilité neutre Poids réel > volume Le poids l emporte : Flottabilité négative

19 La flottabilité La poussée e d Archimd Archimède «Tout corps plongé dans un fluide subit de la part de celui-ci une poussée verticale dirigée de bas en haut égale au poids du volume du fluide déplacé» Poids apparent = Poids réel Poussée d' Archimède

20 La flottabilité Une plongeuse de 65kg pour un volume de 67 litres se prépare à plonger dans la carrière de Cholet (eau douce). Elle s équipe d une combinaison 7 mm d un volume de 6 litres pour un poids de 2kg, d un bloc de 12 litres pesant 16 kg. 1. Elle se met a l eau 2. Elle rajoute une ceinture de lest de 2 kg 3. Elle rajoute une 2ème ceinture de lest de 2kg Poids apparent et flottabilité pour chacune des étapes? Eau douce : 1L = 1 kg

21 La flottabilité Etape Poids réel Poussée d Archimède Poids apparent Flottabilité Flottabilité positive = 83 kg = 85 kg = - 2kg Elle remonte = 85 kg Flottabilité neutre = 85 kg = 0 kg Elle se maintient entre 2 eaux = 85 kg Flottabilité négative = 87 kg = 2 kg Elle coule

22 La flottabilité Applications à la plongée Un plongeur en maillot est correctement équilibré dans l eau Poussée d Archimède que l on subie est égale à notre poids Exemple : le volume d une personne de 75kg est d environ 75L L équilibre va être Perturbé par notre équipement :

23 La flottabilité La combinaison de plongée Son influence va dépendre de la taille et du type de vêtement (mono pièce ou 2 pièces) : Type de combinaison Mono pièce 4mm Mono pièce 6mm Mono pièce 7mm Deux pièces 6mm Deux pièces 7mm Volume en surface 4 5 litres 5 6 litres 6 7 litres 6 8 litres 7 9 litres

24 La flottabilité Les poumons : Pour descendre, il faut diminuer le volume du plongeur pour diminuer la poussée d Archimède vider son air des poumons Pour remonter, il faut augmenter la poussée d Archimède en augmentant le volume du plongeur gonfler ses poumons