Cours N2 Physique

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Cours N2 Physique

  1. 1. Niveau 2PHYSIQUE
  2. 2. PLAN •  Introduction •  Les pressions –  Mariotte •  La flottabilité –  Archimède •  Mise en pratique Théorie N2 - Physique 2Saison 2011-2012 Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD &Rodolphe MARY
  3. 3. Les pressions Objectifs : Connaître et comprendre les phénomènes physiques qui vont agir sur notre corps et notre évolution aux cours de vos plongées Lorsque l’on parle de phénomène physique à quoi pensez vous ? •  La pression •  Les barotraumatismes •  La consommation •  La flottabilité •  Le volume •  La masse •  Les unités de mesures ( bar / litre / Kg ) Théorie N2 - Physique 3Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  4. 4. Les pressions •  La pression : qu’est ce que cela représente ? –  Force / surface •  Les unités de mesures ? –  Pascal / bar •  Définition –  P (bar) = Force (kg) / Surface (Cm2) Théorie N2 - Physique 4Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  5. 5. 1 litre d’air = 1,29 Gr Les pressions 10 000m 1cm2 •  La pression à quoi vous pensez ? Air 1 bar –  La pression de l’air Atmosphérique –  La pression de l’eau Surface Hydrostatique ou relative 0m Eau 1 bar –  Le cumul des deux 10m Pression absolue 1 litre d’eau = 1 Kg Théorie N2 - Physique 5Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  6. 6. Les Pressions P.Absolue = P.Athmospherique + P.relative Profondeur Pression Pression Pression Variation AIR EAU ABSOLUE 0 mètre 1 bar 0 bar 1 bar 5 mètres 1 bar 0,5 bar 1,5 bars X 1,5 10 mètres 1 bar 1 bar 2 bars X2 20 mètres 1 bar 2 bars 3 bars X3 40 mètres 1 bar 4 bars 5 bars X5 60 mètres 1 bar 6 bars 7 bars X7 Théorie N2 - Physique 6Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  7. 7. Les pressions Dans l’eau nous allons être soumis à cette pression absolue qui est différente de celle à laquelle nous sommes soumis habituellement Théorie N2 - Physique 7Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  8. 8. La loi de Mariotte •  Les solides / Les liquides sont incompressibles •  Leurs volumes ne varient pas •  Contrairement aux gaz •  Qui peut être comprimé ou dilaté •  Et donc entre autre varier de volume •  Par conséquent : –  Tous les éléments du corps du plongeur et de son équipement renfermant un gaz seront soumis à des variations de volume dues à la pression. Théorie N2 - Physique 8Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  9. 9. La loi Mariotte Quelles sont les principaux éléments qui vont varier de volume ? •  Le SSG (Gilet) •  La combinaison •  Le masque •  Les sinus •  Les oreilles •  Les poumons •  L’estomac Théorie N2 - Physique 9Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  10. 10. La loi Mariotte •  Définition : •  À température constante •  P1 x V1 = P2 x V2 Théorie N2 - Physique 10Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  11. 11. Mise en application Théorie N2 - Physique 11Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  12. 12. Mise en application Théorie N2 - Physique 12Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  13. 13. Mise en application •  A 10m je mets 3 litres d’air dans mon parachute quel est son volume à la surface ? 3L X 2b = 6 Litres •  Quelle est mon autonomie à 40m avec un bloc de 15 Litres gonflé à 180 bars sachant que je consomme 20 Litres / min et que je souhaite conserver une réserve de 50b ? ( 180b – 50b ) X 15L = 1950 Litres 1950L / ( 20L X 5b ) = 19,5 min 19 min à 40m avec un 15 Litres à 180b Théorie N2 - Physique 13Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  14. 14. La Flottabilité •  Certains objets flottent •  D’autres coulent… •  Pourquoi avons nous la sensation d’être plus léger dans l’eau ? •  L’eau nous porterait-elle ? •  Et si une force surnaturelle nous poussait vers la surface ? Théorie N2 - Physique 14Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  15. 15. La Flottabilité •  En réalité la flottabilité est le résultat de l’opposition de 2 forces : •  Notre Poids Réel qui nous fait couler •  L’eau qui nous pousse à la surface •  Et ce proportionnellement au poids du volume immergé Théorie N2 - Physique 15Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  16. 16. Archimède •  D’où le principe d’Archimède Tout corps plongé dans un liquide reçoit une poussée verticale de celui-ci, dirigée du bas vers le haut, et égale au poids du volume de liquide déplacé. Poids Apparent (Kg) = Poids Réel (Kg) – Poussée dArchimède (Kg) Théorie N2 - Physique 16Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  17. 17. Archimède Théorie N2 - Physique 17Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  18. 18. Archimède •  Si Poids Réel > Poussée Archimède –  La flottabilité est négative (OBJET COULE) •  Si Poids Réel = Poussée Archimède –  La flottabilité est neutre (OBJET EQUILIBRÉ) •  Si Poids Réel < Poussée Archimède –  La flottabilité est positive (OBJET FLOTTE) Théorie N2 - Physique 18Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  19. 19. Archimède Théorie N2 - Physique 19Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  20. 20. Archimède •  Citez quelques éléments ayant une influence sur la poussée de l’eau ? –  La combinaison –  Le SSG (Gilet) –  Les Poumons –  La densité de l’eau Théorie N2 - Physique 20Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  21. 21. Archimède •  Citez quelques éléments ayant une influence sur la notre Poids Réel? –  La bouteille –  Le leste –  L’air présent dans le bloc –  Le détendeur –  L’appareil photo –  Le phare, etc…. Théorie N2 - Physique 21Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  22. 22. Archimède Type de combinaison Volume indicatif en surface Mono pièce 4mm 4 à 5 litres Mono pièce 6mm 5 à 6 litres Mono pièce 7mm 6 à 7 litres Deux pièces 6mm 6 à 8 litres Deux pièces 7mm 7 à 9 litres Type de bloc Volume apparent à vide dans l’eau 12 Litres ACIER 2 à 2,5 Kg 15 Litres ACIER 2,5 à 3,5 Kg Notre poids Modification du lestage 40 à 50 Kg +/- 1,5 Kg 50 à 60 Kg +/- 2 Kg 60 à 70 Kg +/- 2,5 Kg Théorie N2 - Physique 22Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  23. 23. Mise en pratique - Question •  Un plongeur souhaite changer de combinaison Il remplace sa mono-pièce 7mm –  (6 litres de volume) Par une deux pièces 7 + 5 mm –  ( 10 litres de volume) •  Doit-il modifier son lestage ? •  Si oui dans quelles proportions ? Théorie N2 - Physique 23Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  24. 24. Mise en pratique - Solution –  Calcul de l’augmentation de Volume : Augmentation de Volume = Volume deux pièces - Volume mono-pièce Augmentation de Volume = 10L – 6L Augmentation de Volume = 4 Litres L’augmentation du volume du plongeur va modifier la poussé dArchimède de 4Kg il devra donc mettre 4 Kg de plomb à sa ceinture pour être équilibré. Théorie N2 - Physique 24Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  25. 25. Mise en pratique - Question •  Un plongeur pèse 70 Kg en maillot. •  Sa combinaison pèse 1 Kg •  Sa bouteille pèse 16 Kg. •  Il déplace un volume deau de 69 l •  Sa combinaison un volume de 8 l •  Sa bouteille de 12l est remplie à 200 Bar •  Quel est son poids apparent ? Théorie N2 - Physique 25Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  26. 26. Mise en pratique - Solution –  Calcul du poids total du plongeur équipé : P réel = P plongeur + P combinaison + P bouteille P réel = 70Kg + 1Kg + 16Kg = 87Kg P réel = 87 Kg –  Calcul du volume total du plongeur équipé V total = V plongeur + V combinaison + V bouteille V total = 69L + 8L + 12L = 89L V total = 89 Litres –  Calcul du Poids Apparent P apparent = 87Kg – 89L = -2 Kg P apparent = -2 Kg Le plongeur flotte il devra mettre 2 Kg de plomb à sa ceinture pour être équilibré. Théorie N2 - Physique 26Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  27. 27. Mise en pratique - Question •  Une Ancre dont le poids est de 40Kg •  Son volume est de 10dm3 •  Elle repose sur un fond de 30m En fin de plongée, afin de remonter l’ancre on y attache un parachute (poids nul) dans lequel est introduit 27L d’air. •  Que se passe-t-il ? •  Si le plongeur aide l’ancre à remonter, à partir de quelle profondeur l’ancre remontera-t-il seul ? Théorie N2 - Physique 27Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  28. 28. Mise en pratique - Solution •  Poussée d’Archimède sur l’ancre= 10dm3 = 10L = 10kg •  Poids apparent de l’ancre = 40Kg – 10Kg = 30 kg •  A 30m la pression est de 4 bars •  Lorsque le plongeur gonfle le parachute avec 27 l dair on a : Poids Apparent de l’ensemble = 30Kg – 27 L = 3Kg > 0 Les 27L d’air dans le parachute ne suffisent pas à remonter l’ancre depuis la profondeur de 30m. Théorie N2 - Physique 28Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  29. 29. Mise en pratique - Solution •  A quelle profondeur les 30L d’air du parachute vont compenser le Poids apparent de l’ancre ? P1 x V1 = P2 x V2 donc P2= (P1 x V1)/ V2 P2= 4b x 27L / 30L = 3,6 bars soit 26m. Il faut donc que le plongeur aide l’ancre à remonter jusqu’à 26m pour qu’elle finisse la remontée seul. Le plongeur devra donc palmer pour remonter de 4m avant que le parachute ne commence à entraîner l’ancre vers la surface. Théorie N2 - Physique 29Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY
  30. 30. Théorie N2 - Physique 30Saison 2011-2012Sébastien GINTRAND, Luc PERRAUD & Rodolphe MARY

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