PHYSIQUE NIVEAU 2 NIVEAU 3 08/11/2017

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1 PHYSIQUE NIVEAU 2 NIVEAU 3 08/11/2017

2 Rappels MFT

3 Sommaire * Notions de Pression * Loi de Boyle-Mariotte * Théorème d Archimède * Loi de Dalton * Les Effets du Milieu

4 Notions de Pression * Définition : La pression résulte d une force appliquée à une surface. * Formule : P = F / S * Unités de mesure : Le Pascal (Pa en N/m 2 ), le Bar (1kg/cm 2 ), mmhg (millimètre de Mercure).

5 Notions de Pression * Pression Atmosphérique : Poids de l air. Au niveau de la mer : environ 1013 HPa, 1 bar, 760 mmhg. * Pression Hydrostatique : Poids de l eau. 1 bar tous les 10m (colonne de 10m sur 1 cm 2 ) * Pression Absolue : Somme de la Pression Atmosphérique et de la Pression Hydrostatique.

6 Notions de Pression

7 Notions de Pression * Tableau à compléter : Profondeur (en mètres) Pression ATM (en bars) Pression HYDRO (en bars) Pression ABS (en bars)

8 Notions de Pression * En tant que N2, vous plongez à 20 mètres : - Pression hydrostatique? - Pression absolue? * En tant que N3, vous plongez à 36 mètres : - Pression hydrostatique? - Pression absolue? * En tant que N3, vous plongez à 28 mètres dans un lac en altitude où la P ATM est de 608 mmhg : - Pression atmosphérique en bars? - Pression absolue?

9 Notions de Pression * En tant que N2, vous plongez à 20 mètres : - Pression hydrostatique = 2x 1 bar = 2 bars - Pression absolue = 1 bar + 2 bars = 3 bars * En tant que N3, vous plongez à 36 mètres : - Pression hydrostatique = 3,6x 1 bar = 3,6 bars - Pression absolue = 1 bar + 3,6 bars = 4,6 bars * En tant que N3, vous plongez à 28 mètres dans un lac en altitude où la P ATM est de 608 mmhg : - Pression en bars = 608 / 760 = 0,8 bars - Pression absolue = 0,8 + 2,8x 1 bar = 3,6 bars

10 Loi de Boyle-Mariotte * Enoncé : - A température constante, le volume occupé par un gaz est inversement proportionnel à la pression qu il subit. * Formules : - P 1 x V 1 = P 2 x V 2 - P x V = Constante * Applications à la plongée : - Accidents (Barotraumatismes), Stabilisation, Gonflage des blocs, Consommation d air

11 Loi de Boyle-Mariotte

12 Loi de Boyle-Mariotte * Exercice 1 : - Un plongeur gonfle son gilet avec 10l d air à 30m. Quel volume d air le gilet contiendra-t-il à 10m? * Exercice 2 : - Un plongeur consomme 20l/min en surface. Quelle sera son autonomie à 35m avec un bloc de 15l gonflé à 200 bars et une réserve fixée à 50 bars?

13 Loi de Boyle-Mariotte * Exercice 1 : - V 1 = 10l et P 1 = 4 bars ; V 2 =? et P 2 = 2 bars - => V 2 = (P 1 x V 1 ) / P 2 = (10 x 4) / 2 = 20 litres * Exercice 2 : - Volume air dispo : (200 50) x 15 = 2250 litres - Consommation à 35m : 20 x 4,5 = 90 l/min - Autonomie = 2250 / 90 = 25 min

14 Théorème d Archimède * Enoncé : - Tout corps plongé dans un liquide reçoit une poussée verticale de ce dernier, dirigée de bas en haut, et égale au poids du volume de liquide déplacé. * Formules : - Poids Apparent = Poids réel Poussée d Archimède - P app = P réel - P Archi * Applications à la plongée : - stabilisation, équilibre, lestage,

15 Théorème d Archimède * Poids apparent > 0 : ÞFlottabilité négative. ÞObjet coule. * Poids apparent < 0 : ÞFlottabilité positive. ÞObjet flotte. * Poids apparent = 0 : ÞFlottabilité neutre. ÞObjet en équilibre.

16 Théorème d Archimède * Influence sur le poids réel : ÞBouteille, Air ÞLests ÞDétendeur ÞLampe, Accessoires * Influence sur la P archi : ÞCombinaison ÞGilets, Poumons ÞDensité de l eau (eau de mer vs eau douce)

17 Théorème d Archimède * Exercice 1 : - On souhaite remonter une ancre ayant un poids apparent de 35 kg? Quel volume minimal d air est nécessaire dans le parachute pour faire décoller l ancre? (on néglige le poids de l air) * Exercice 2 : - Quel est le poids apparent d un plongeur de masse 82 kg et de volume 79 litres équipé d une combinaison d un volume de 10 litres pour 1,5 kg et d une bouteille de 12 litres qui pèse 15,5 kg? - Quel lestage doit-il mettre en lac? Et en mer?

18 Théorème d Archimède * Exercice 1 : üp app = P réel - P Archi P app = 35kg => P app > 0 üancre remonte si P app (ancre + parachute) < 0 => P app (parachute) = - 35kg => P Archi (parachute) = 35 kg => Volume air dans parachute = 35 litres

19 Théorème d Archimède * Exercice 2 : üp app = P réel - P Archi P app = (82 + 1,5 + 15,5) ( ) P app = = - 2 kg => En Lac : P app = (82 + 1,5 + 15,5) ( ) x 1 P app = = - 2 kg => En Mer : P app = 99 ( ) x 1,03 P app = ,03 = - 5,03 kg => Lests = 5 kg => Lests = 2 kg

20 Loi de Dalton * Enoncé : - La pression absolue d un mélange gazeux est la somme des pressions partielles des gaz qui composent ce mélange. * Formules : - P ABS Air = P PO2 + P PN2 - P ABS Air = (P ABS x %O 2 ) + (P ABS x %N 2 ) * Applications à la plongée : - Accidents (Hyperoxie, Narcose), Nitrox (Prof. Max.),

21 Loi de Dalton * Exercice 1 : - O2 est toxique à partir de 1,6 bars. - A quelle profondeur atteint-on ce seuil à l air (80/20) et à l oxygène pur? * Exercice 2 : - Calculez la pression partielle d N 2 à 38m (80/20). - Calculez la pression partielle d O 2 à 38m (80/20).

22 Loi de Dalton * Exercice 1 : - Air = 80% N2 + 20% O2 => 1,6 bars = 20% de P ABS - => P ABS = (1,6 x 100) / 20 = 8 bars - => Profondeur = 70 mètres - O2 pur = 100% O2 - => P ABS = 1,6 bars - => Profondeur = 6 mètres

23 Loi de Dalton * Exercice 2 : - Air = 80% N % O 2 - => P ABS à 38m = 4,8 bars - => P PN2 = P ABS x 80% - => P PN2 = 4,8 x 0,8 = 3,84 bars - => P PO2 = P ABS x 20% ou P PO2 = P ABS - P PN2 - => P PO2 = 4,8 x 0,2 = 0,96 bars

24 Les Effets du Milieu * La Vision La Lumière : ü Les rayons lumineux subissent 4 phénomènes. ü Réflexion / Réfraction / Absorption / Diffusion. üobjets : 33% plus gros et 25% plus proche. ü Couleurs disparaissent avec la profondeur. üchamp de vision réduit dû à la jupe du masque.

25 Les Effets du Milieu

26 Les Effets du Milieu * Exercice : üj observe un poisson dont j estime la taille à 1 mètre et sa distance à 3 mètres. Quels sont les dimensions réelles? ütaille : 1m correspond à 4/3 de sa taille réelle. ütaille = 1 x (3/4) = 0,75 = 75 cm. üdistance : 3m correspond à 3/4 de sa distance réelle. üdistance : 3 x (4/3) = 4m.

27 Les Effets du Milieu * L Audition Les sons : üvitesse du son dans l eau 4,5x plus rapide que dans l air. ü1500 m/s dans l eau VS 340 m/s dans l air. üle son se propage très bien dans l eau. üimpossibilité de déterminer l origine d un son. üdanger!!!

28 Liens utiles * * *

29 Questions???

30 Prépas N3 * Exercices : üla pression hydrostatique est de 1 bar tous les 10 mètres. Démonstration par le calcul. üje planifie une plongée sur le Rubis (40m). Je souhaite rester 20 minutes au fond. Je consomme 20l/min en surface. La consommation à la descente, à la remontée et entre les paliers est négligée. Quel bloc et à quelle pression minimale doit-il être gonflé pour que je sorte avec 50 bars. Paliers??? ü20 à 40m => 1 à 6m et 9 à 3m.

31 Prépas N3 * Solution 1 : ü1 bar = 1 kg/cm 2 1 kg d eau = 1 litre 10m = 1000 cm => 1om x 1 cm 2 = 1000 cm 3 = 1 dm 3 => 1om d eau sur 1 cm 2 = 1 bar 1 litre = 1 dm 3

32 Prépas N3 * Solution 2 : ü40m = 5 bars ü6m = 1,6 bars ü3m = 1,3 bars => Conso = 5 x 20 = 100l/min => Conso = 1,6 x 20 = 32l/min => Conso = 1,3 x 20 = 26l/min => Air consommé = 20 x x x 26 = 2266 litres => Bouteille 12 litres : Pression = 2266 / 12 = 189 bars => Bouteille 15 litres : Pression = 2266 / 15 = 151 bars => Réserve 50 bars : * 12 litres : = 239 bars * 15 litres : = 201 bars

33 Prépas N3 * Exercices : üquel est le meilleur Nitrox possible pour une plongée à 35m? Quelle est la profondeur équivalente à l air? (N 2 =80%;O 2 =20%) üle seuil de toxicité de l azote (N 2 ) est de 5,6 bars. A quelle profondeur cette valeur est-elle atteinte à l air? (N 2 =80%;O 2 =20%)

34 Prépas N3 * Solution 3 : ü35m = 4,5 bars üp PO2 = P ABS x %O 2 üo2 = 35 % => N2 = 65 % => %O2 = P PO2 / P ABS => %O2 = 1,6 / 4,5 = 0,3555 => %O2 = 35 % üp PN2 = P ABS x %N 2 => P PN2 = 4,5 x 0,65 = 2,925 P ABS = P PN2 / %N2 = 2,925 / 0,8 = 3,656 bars => Profondeur équivalente = 27 mètres

35 Prépas N3 * Solution 4 : üp PN2 = 5,6 bars üp PN2 = P ABS x %N 2 => P ABS = P PN2 / %N 2 => P ABS = 5,6 / 0,8 = 7 => Prof = 60m => Limite plongée à l air = 60 mètres