I - Objectifs II - Rappels III – Loi d’Archimède (mise en évidence) IV – Loi d’Archimède (énoncé)

1. F L T I L I A T T O B E

2. PLAN VI – Poids apparent (exercice) VII – Application à la plongée VIII – Variation des paramètres IX – Poumon -ballast X – Variation de profondeur I - Objectifs II - Rappels III – Loi d’Archimède (mise en évidence) IV – Loi d’Archimède (énoncé) V – Poids apparent

3. I – OBJECTIFS • Comprendreet adapter votre flottabilité en tant que guide de palanquée • Détecterles défauts d’équilibrage des plongeurs encadrés • Etre capable de calculerla flottabilité à partir de : • La loi d’Archimède • Des facteurs de modification de la flottabilité (facteurs physiques et matériels)

4. II – RAPPELS • Flottabilité • Flottabilité positive : on flotte en surface. • Flottabilité neutre : on reste en équilibre à la profondeur où l’on se trouve. • Flottabilité négative : on coule jusqu’au fond. • Loi de Mariotte • Pinitial * Vinitial = Pfinal * Vfinal • Le volume d’un gaz diminue quand la pression augmente (à la descente). • Le volume d’un gaz augmente quand la pression diminue (à la remontée). P V = x Constante

5. III – Loi d’Archimède – Mise en évidence On positionne la bougie à vis dans le verre doseur vide! On remplit le verre à 400 ml La bougie flotte au raz de la surface, elle est en flottabilité neutre! On retire la bougie, on lit le niveau à 350 ml On pèse la bougie : 50g Conclusion: La bougie a déplacé (400-350) = 50 ml (c’est donc son volume). 1 L d’eau pèse 1 Kg soit 50 ml = 50 g Le poids du volume d’eau déplacé est égal au poids de la bougie! 400 ml Vol. déplacé 300 ml 50

6. IV – Loi d’Archimède – Enoncé • Tout corps plongé dans un liquide reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale, dirigée vers le haut, égale au poids du volume du liquide déplacé et appliquée au centre de gravité du volume déplacé. • C’est la Poussée d’Archimède.

7. V – Poids apparent Poids apparent = Poid réel – Poussée d’Archimède Pds app = 0 : Equilibre Pds app < 0 : Objet flotte Pds app > 0 : Objet coule • Poussée d’Archimède = Vol liquide x densité liquide. • Poids réel = Vol objet x densité objet. • Nota : Différence entre masse volumique et densité • La masse volumique est la masse d’un volume d’un litre (ou 1 dm3). Elle s’exprime en kg/l. • La densité est le rapport de la masse volumique du corps considéré sur celle de l’eau pure. Elle est sans unité. • La masse volumique de l’eau pure étant de 1 kg/l, nous confondronsles deux notions par commodité.

8. Flottabilité positive : on flotte. • Flottabilité neutre : équilibre. • Flottabilité négative : on coule. VI – Poids apparent - application • Un nageur en maillot est naturellementéquilibrédans l’eau. • Sa combinaison en néoprène a une flottabilité positive de 4 kg (volume 6 l). • Sa bouteille de plongée vide a un poids apparent de 2.5 kg. • Son gilet a un poids apparent de -1 kg. • Son détendeur a un poids de 1 kgpour un volume de 0.5 l. • Lestage? • => Poids de la combinaison? • Influence de l’air de la bouteille • L’air à la pression atmosphérique (1b) a une masse volumique de 1.29 kg/m3 • poids de l’air de la bouteille (12l - 200b)? • => modification de la flottabilité au cours de la plongée fonction de la consommation d’air Z PArchimède =Vol déplacé x deau Soit 6 x 1 = 6 Kg Pds app total = Somme de tous les poids apparents : Nag.(0)+Combi(-4kg)+bout.(+2,5kg)+SGS(-1Kg)+dét.(+1Kg-0,5 l x 1) Soit : -4+2,5-1+0,5=-2Kg de poids apparent… Il faut donc ajouterun plomb de 2kg PoidsApp = 4 Kg PoidsApp = PoidsRéel – Parchimède Attention au sens des Flèches!! -4 Kg = ?? - 6 Kg Soit ?? = 2 Kg Capacité bouteille = 12 x 200 = 2 400 l à 1bar Soit 2,4 m3 x 1.29 Kg/m3 = 3,1 Kg PoidsRéel= ?? 2 Kg

9. VII – Application à la plongée Si la flottabilité apparente du plongeur n’est pas correcte, il devra compenser Par un effort de palmage supplémentaire : Sous-lestage=>palmage vers le bas Lestage idéal =>palmage horizontal Sur lestage  =>palmage vers le haut

10. VIII – Variation des paramètres • Lestage d’un caisson photo de 1,5 dm3 pesant 1200g. • avec un plomb intérieur • avec un plomb extérieur • dans de l’eau douce • dans de l’eau de mer • Densité du plomb 11 • Densité de l’eau de mer 1,03 PArchimède = Vol déplacé x deau = 1,5L x 1,03 = 1,545 Kg PArchimède = Vol déplacé x deau = 1,5L x 1 = 1,5 Kg PoidsRéel plomb= ?? PoidsRéel caisson= 1,2 Kg Pour que le caisson soit équilibré il faut : PArchimède=PoidsRéel caisson + PoidsRéel plomb Soit 1,5 Kg= 1,2 Kg + ??Le plomb doit peser : 0,3 Kg soit 300 g Pour que le caisson soit équilibré il faut : PArchimède=PoidsRéel caisson + PoidsRéel plomb Soit 1,545 Kg= 1,2 Kg + ??Le plomb doit peser : 0,345 Kg soit 345 g

11. VIII – Variation des paramètres • Lestage d’un caisson photo de 1,5 dm3 pesant 1200g. • avec un plomb intérieur • avec un plomb extérieur • dans de l’eau douce • dans de l’eau de mer • Densité du plomb 11 • Densité de l’eau de mer 1,03 Parchi caisson = Vol déplacé x deau = 1,5L x 1 = 1,5 Kg Parchi plomb = Vplomb x deau = ??? L x 1 = ??? Kg PoidsRéel caisson= 1,2 Kg PoidsRéel plomb= ?? Pour que le caisson soit équilibré il faut : Parchicaisson + Parchiplomb=PoidsRéel caisson + PoidsRéel plomb Soit 1,5 Kg + ???= 1,2 Kg + ?? 1,5 Kg + (Vplombx 1) = 1,2 Kg + (Vplombx 11) 1,5 Kg -1,2 Kg = (Vplomb x 11) -(Vplomb x 1) 0,3 Kg =Vplombx (11 –1) soit Vplomb=0,3 / 10 L PoidsRéel plomb= Vplomb x dplomb ?? = Vplombx 11 PoidsRéel plomb= (0,3 / 10) x 11 Soit 0,330 Kg ou 330 g

12. VIII – Variation des paramètres • Lestage d’un caisson photo de 1,5 dm3 pesant 1200g. • avec un plomb extérieur • dans de l’eau douce • dans de l’eau de mer • Densité du plomb 11 • Densité de l’eau de mer 1,03 Parchi caisson = Vol déplacé x deau = 1,5L x 1,03 = 1,545 Kg Parchi plomb = Vplomb x deau = ??? L x 1,03 = ??? Kg PoidsRéel caisson= 1,2 Kg PoidsRéel plomb= ?? Pour que le caisson soit équilibré il faut : Parchicaisson + Parchiplomb=PoidsRéel caisson + PoidsRéel plomb Soit 1,545 Kg + ???= 1,2 Kg + ?? 1,545 Kg + (Vplombx 1,03) = 1,2 Kg + (Vplombx 11) 1,545 Kg -1,2 Kg = (Vplomb x 11) -(Vplomb x 1,03) 0,345 Kg =Vplombx (11 –1,03) soit Vplomb=0,345 / 11,97 L PoidsRéel plomb= Vplomb x dplomb ?? = Vplombx 11 PoidsRéel plomb= (0,345 / 9,97) x 11 Soit 0,381 Kg ou 381 g

13. VIII – Variation des paramètres Répartition des efforts Chaque corps plongé dans l’eau a un poids apparent, leur répartition (combi, stab, bouteille, etc…) permet une stabilité ou un déséquilibre. Poussée Archimède plongeur Poids apparent SGS Poids apparent bloc Poids réel plongeur Poids apparent ceinture

14. IX - Poumon-ballast • La variation du volume pulmonaire modifie la flottabilité • une expiration forcée tend à faire descendre le plongeur. • une inspiration forcée tend à faire remonter le plongeur. • La variation du volume pulmonaire modifie aussil’assiettecar le poumon est situé dans le haut du corps • une expiration tend à faire basculer le plongeur tête en bas. • une inspiration tend à faire basculer le plongeur tête en haut.

15. IX- Poumon – ballast (inertie) • La variation de profondeur n’est pas immédiate mais prend un certain temps pour vaincre l’inertie du plongeur. • L’inertie est plus grande quand on est en position horizontale que lorsque l’on est vertical. • Un décalage entre la respiration et l’évolution verticale du plongeur permet de • maintenir une profondeur constante tout en continuant à respirer. • Quand on sent une tendance à monter ou à basculer tête en haut on expire et inversement

16. X – Variation de profondeur • Modification de la flottabilité par la compressibilité des gaz • Le volume de l’air contenu dans une enveloppe souple est modifié par la profondeur. • Plus la profondeur est importante et plus le volume est petit (Mariotte). • => La flottabilité d’une enveloppe souple contenant de l’air est modifiée par la profondeur. • le poids apparent est plus important quand la profondeur augmente. • Nota: bien que contenant de l’air, la bouteille de plongée ne voit pas sa • flottabilité évoluer avec la profondeur (s’il n’y a pas de consommation d’air) • car elle est rigide.

17. X – Variation de profondeur • Ecrasement de la combinaison • une combinaison en Néoprène est une mousse contenant des bulles d’air pour assurer l’isolation thermique. • Sous l ’effet de la pression due à la profondeur les bulles d’air s’écrasent ce qui modifie le volume de la combinaison. • => plus le plongeur descend et plus son poids apparent est important. • => accélération de la vitesse avec la profondeur à la descente. • => Pour compenser cette variation de flottabilité : Système Gilet Stabilisateur (SGS). • Le gilet comme le poumon permet une modification de volume cependant : • le poumonse remplit et se vide plus vite! • son volume est ajusté plus précisément! • => le poumondoit toujours être utilisé en premier! • Si on veut augmenter son volume, on commence par une inspiration forcée et si cela ne suffit pas, on gonfle le gilet.En cas de sur-gonflage du gilet, il est alors possible de vider un peu d’air des poumons.

18. XI - Gilet stabilisateur et poumon - ballast A la descente Poumon Gilet Les poumons et le gilet sont vides pour forcer la descente Les poumons sont remplis pour ralentir la descente La stabilisation est affinée avec le poumon ballast Le gilet est rempli pour interrompre la descente

19. XI - Gilet stabilisateur et poumon - ballast A la remontée Gilet Poumon Et ainsi de suite… Quand le volume du poumon ne peut plus diminuer, le gilet est purgé. Une inspiration permet de maintenir la vitesse de remontée. Le volume du gilet augmente avec la baisse de pression. Une expiration permet le contrôle de la vitesse de remontée. Une inspiration forcée déclenche la remontée. Au fond, la flottabilité est neutre avec une respiration sur volume courant.

20. MERCI pour votre attention! Bon stage!