Physique

1. Physique • Plan de l’exposé • Pourquoi l’étude de la pression • Notion de pression • La poussée d ’Archimède • La loi de Mariotte • Exercices d ’application • Synthèse

2. Pression • Pourquoi l’étude de la pression • le plongeur est soumis à toutes formes de pression : • Pression ambiante • Pression de l’eau • Pression des bouteilles • Il est important d ’en connaître : • Les mécanismes • Les influences en plongée

3. Pression • Notion de pression • Une pression est une force exercée sur une surface • L’unité de pression est le bar (en plongée) • 1 bar équivaux à 1 kg sur 1 cm² • Les autres unités de pression employées sont : 1 bar = 1 kg/cm² = 10 mCE = 1000 mB = 1000 Hpa = 760 mmHg F P = S

4. Pression • Notion de pression • Le pression à la surface de la mer est de 1 bar c’est la pression atmosphérique (équivalent du poids de l’air au dessus de nos têtes) • La pression dans l'eau augmente progressivement de 1 bar tous les 10 m de profondeur (car l ’eau est incompressible) c’est la pression hydrostatique, ou relative (par rapport à la surface) Pression ABSOLUE = Pression RELATIVE + Pression ATMOSPHERIQUE

5. Pression • Exercice d ’application • Calculer le pression absolue à 30 m • Calculer la pression relative à 13 m • A quelle profondeur se trouve un plongeur soumis à une pression absolue de 4,5 bar • Calculer la pression à 12 mètres de profondeur dans un lac de montagne ou la pression atmosphérique est de 0,8 bar

6. Le poids dans l ’eau • La vitesse à laquelle coule un objet dans l ’eau dépends de : • Du poids de l ’objet • Du volume de l ’objet • De la densité de l ’eau D ’ou la notion de poids apparent La différence entre le poids réel, et le poids apparent est : La poussée d ’Archimède

7. La poussée d ’Archimède • La densité = masse / volume (densité de l'eau = 1) • Le poids réel = volume x densité de l'objet • La poussée d'ARCHIMEDE = volume x densité du liquide Parchi = Vol x d. (densité de l'eau = 1 => Parchi = Volume) • Le poids apparent = poids réel - poussée d'Archimède Papp = Preel - Parch si Papp > 0 l'objet coule si Papp = 0 l'objet est en équilibre si Papp > 0 l'objet flotte

8. La poussée d ’Archimède • Application à la plongée • Lestage d ’un plongeur • Parachute ascensionnel • Remontée d ’objet du fond

9. La poussée d ’Archimède • Exercice d ’application 1 : Un corps mort, est constitué d ’un bloc de béton de 1m x 1m x 0.5m. La densité du béton utilisé est de 4. Quel volume d ’air devra-t-on introduire dans un parachute de relevage pour équilibrer l ’ensemble ? (On néglige le poids et le volume du parachute lui même)

10. Variation des volumes avec la pression • Loi de MARIOTTE: A température constante le volume d ’ un gaz est inversement proportionnel à sa pression P x V = Constante P x V = Constante T en degrés Kelvin 1° K = 273° C T Applications: gonflage des blocs, gilets, accidents barotraumatiques

11. Loi de MARIOTTE

12. Loi de MARIOTTE P1 * V1 = 2 P1 * 1/2 V1 = 3 P1 * 1/3 V1 = 4 P1 * 1/4 V1

13. Loi de MARIOTTE • Application à la plongée • Remplissage des bouteilles avec un volume important, et une pression importante • Autonomie en plongée dépends de la profondeur (quantité d ’air absorbé à chaque inspiration) • Stab ou parachute • Accidents ...

14. Loi de MARIOTTE • Exercice d ’application 1 : En supposant que nous restions à la même profondeur de 20 m Combien de temps pouvons nous plonger avec un bloc de 12 l, gonflé à 200 bars, si on décide d ’interrompre la plongée alors qu ’il ne reste que 50 bars ? (Consommation d ’un plongeur 20 l /mn) • Exercice d ’application 2 : On veut remonter une ancre d ’une profondeur de 30 mètres en utilisant un parachute. L ’ancre à un poids apparent de 30kg, mais je ne peux introduire que 25 litres d ’air, dans mon petit parachute. Je décolle cette ancre en palmant. A partir de quel profondeur le système sera en équilibre, et poursuivra seul sa remontée ?

15. Synthèse F • La pression • Poids dans l ’eau Papp = Preel - Parch Parchi = Vol x d. • Loi de Mariotte P = S Pression ABSOLUE = Pression RELATIVE + Pression ATMOSPHERIQUE P x V = Constante T P1 * V1 = 2 P1 * 1/2 V1 = 3 P1 * 1/3 V1 = 4 P1 * 1/4 V1

16. Loi de DALTON • Plan de l ’exposé • Pourquoi la loi de DALTON • Rappels • Présentation de la loi et utilisation • Exercices d ’application • Application de DALTON à la plongée • Synthèse

17. Loi de DALTON • Pourquoi ? • Le plongeur respire de l ’air comprimé • L’air est composé de plusieurs gaz • Suivant la pression, les gaz peuvent avoir des effets sur l’organisme • Il est important de savoir calculer la pression des gaz compris dans un mélange • C ’est LA PRESSION PARTIELLE

18. Loi de DALTON • Rappels • L ’air est composée de 21 % d ’oxygène O2 79 % d ’azote N2 • P1 x V1 = P2 x V2(à T°C constante) • Pabs = Prel + Patm

19. Loi de DALTON • La loi La pression partielle d ’un gaz dans un mélange est égale à la pression qu ’aurait ce gaz si il occupait seul la totalité du volume du mélange O2 O2 N2 N2 P abs P p O2 P p N2

20. Loi de DALTON • La formule Pp gaz = Pabs * X / 100 X = concentration du gaz en % Pabs = Pression absolue du mélange Constatation 1 : Pp O2 < Pabs et Pp N2 < Pabs Constatation 2 : Pp O2 + Pp N2 = Pabs

21. Loi de DALTON • Exemples d ’application On prendra Air = 20 % O2 et 80 % N2 • Calcul de la PpO2 et de la PpN2 à 40 mètres • A quel profondeur on obtient une PpO2 de 1,7 bars • Quel est la proportion d ’O2 et de N2 pour obtenir une PpO2 = 1,7 bars à 40 mètres

22. Loi de DALTON • Application à la plongée • Toxicité des gaz à certaine profondeur • PpN2 Narcose • PpO2 Anoxie • PpO2 Hyperoxie • Réglage des mélanges respiratoires • Nitrox pour la plongée loisir • Plongée professionnelle > 100m • Élaboration des tables de plongée

23. Loi de DALTON • Ce qu ’il faut retenir La pression partielle d ’un gaz dans un mélange est égale à la pression qu ’aurait ce gaz si il occupait seul la totalité du volume du mélange Pp gaz = Pabs * X / 100 Pp O2 < Pabs et Pp N2 < Pabs Pp O2 + Pp N2 = Pabs

24. Loi de Henry • Plan de l’exposé • Pourquoi la loi de Henry • La loi de Henry • Les facteurs favorisant

25. Loi de Henry • Pourquoi l’étude de la loi de Henry • Les gaz se dissolvent dans les liquides (Bouteille de champagne), et le taux de dissolution dépends de la pression • le plongeur respire un mélange gazeux à différentes profondeurs, donc à différentes pressions. Certain de ces gaz sont utilisés par l ’organisme, d ’autres dissous dans les tissus. • Il est important d ’en connaître : • Les mécanismes • Les conséquences

26. Loi de Henry • Loi de HENRY A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissoute dans un liquide est directement proportionnelle à la pression exercée par ce gaz en contact avec le liquide. • Dissolution : gaz pénétrant dans un liquide sous l'effet d'une pression externe • Tension : pression d'un gaz dans un liquide • Saturation : état d'équilibre entre la pression et la tension d'un gaz dans un liquide

27. Loi de Henry • Principales conséquences en plongée Données utilisées pour l ’élaboration des tables de plongée et des programmes d ’ordinateurs. • Le corps humain est composé de plusieurs type de tissu, regrouper en fonction de leur constante de temps. Générateur des accidents de décompressions • Dégazage d ’Azote pas suffisamment maîtrisé • Remontée trop rapide • Non respect des tables

28. Loi de Henry • Les facteurs favorisants de la dissolution • La pression : Plus on descend profond, plus la remonté sera longue • La température : Prendre des marges / Ne pas insister en cas de froid • Le temps : Plus on reste longtemps à une profondeur, plus la remonté sera longue • Surface de contact : • L ’agitation : Ne pas faire d ’effort pendant et après une plongée • La nature des tissus : Les constantes sont différentes (les graisses sont de grands fixateurs d ’Azote)

29. La Vision • Plan de l  ’exposé • Pourquoi la vision • Notions d ’optique • Réflexion / réfraction / Diffusion / Absorption • Application à la plongée • Exercices d ’application • Synthèse

30. La Vision • Pourquoi la vision? • On voit plus gros • On voit plus proche • Le champs de vision rétréci • Les couleurs disparaissent avec la profondeur • Plus l ’eau est trouble, moins on voit loin

31. La Vision • Notions d ’Optique 1 • La réflexion : le miroir i = r • Le réfraction : le bâton brisé dans l ’eau i > R i = incidence / r = réflexion / R = réfraction A la frontière entre 2 milieux différents, un rayon lumineux est dévier, et il peut se réfléchir ou se réfracter Cela dépends de l ’angle et des indices des 2 milieux

32. La Vision • Notions d’Optique 2 • L ’absorption : l ’intensité lumineuse diminue en fonction de la profondeur L ’absorption commence par les couleurs proches du rouge pour finir par le bleu

33. La Vision • Notions d ’Optique 3 • La diffusion : Combinaison de la réflexion (95 %) et de la réfraction (5 %) sur des particules • Exemple : les phares dans le brouillard Faisceau Réfléchis Faisceau Source

34. La Vision • Application à la plongée • Sans le masque L ’image se forme en arrière de la rétine : hypermétropie On voit floue Oeil Rayons Contact œil / air Contact œil / eau

35. La Vision • Application à la plongée • Avec le masque • Le champs de vision rétrécie A l ’air libre sans le masque A l ’air libre avec le masque Dans l ’eau avec le masque Tour d ’horizon indispensable

36. La Vision • Application à la plongée • Avec le masque • ça rapproche Distance apparente = Distance réelle * 3 / 4 • ça grossit Taille apparente = Taille réelle * 4 / 3

37. La Vision • Exercices • Un poisson est à 4 mètres du plongeur, et mesure 90 cm. Quelle sera la longueur que donnera le plongeur ? A quelle distance croit il le voire ? • L ’ancre d ’un bateau vue depuis la surface avec un masque semble mesurer 80 cm et être à 15 mètres de profondeur Quelles sont les tailles et profondeurs réelles ?

38. La Vision • Application à la plongée • Les couleurs s ’atténue en fonction de la profondeur • La luminosité diminue • Incidence des rayons du soleil : Réflexion • Particules en suspension : Diffusion Emporter une lampe Plonger quand le soleil est haut Plonger en eau claire Ne pas remuer le fond

39. La Vision • Ce qu ’il faut retenir : Dans l ’eau ! • ça rapproche Distance apparente = Distance réelle * 3 / 4 • ça grossit Taille apparente = Taille réelle * 4 / 3 • Le champs de vision rétrécie Tour d ’horizon indispensable • La profondeur, la réflexion et la réfraction perturbe la visibilité Prendre une lampe, Plongée au Zenit, dans de l ’eau claire

40. L ’ACOUSTIQUE • Plan de l ’exposé • Pourquoi parler de l ’acoustique • Les principaux phénomènes acoustiques • Exercices d ’applications • Application à la plongée • Synthèse

41. L ’ACOUSTIQUE • Pourquoi ? • Bruit de moteur de bateau • Choc sur la bouteille • Voix dans le détendeur (Parfois des chants) • Pétard de rappel La mer n ’est pas le monde du silence

42. L ’ACOUSTIQUE • Les principaux phénomènes Vitesse Perception Absorption Direction Le son s ’atténue en fonction de la distance Difficile a appréhender dans l ’eau Le son va plus vite dans l ’eau On entend mieux dans l ’eau Phénomène On entend avec le tympan Air 330 m/sec Les sons aigus s ’atténue plus vite que les sons graves Fonction des organes de perception Et avec la boite craniène Eau 1500 m/sec

43. L ’ACOUSTIQUE • Exercices d ’application • Une explosion se produit à la surface de l ’eau à 5 Km du bateau. • Qui l ’entendra en premier (Marins ou plongeurs) ? • Combien de temps séparera les 2 perceptions ? • Un sondeur émet une onde vers le fond, et reçoit l ’écho un dixième de seconde après • Quelle est la profondeur ?

44. L ’ACOUSTIQUE • Application à la plongée • Communication entre plongeurs Choc sur la bouteille Voix dans le détendeur • Communication entre plongeurs et surface Pétard de rappel • Prévention des accidents Bruit de moteur de bateau • Bruit des animaux Baleines, Langoustes, Mâchoires de murènes Il faut être attentif aux bruits en plongée

45. L ’ACOUSTIQUE • Ce qu ’il faut retenir • Le son va plus vite dans l ’eau que dans l ’air Dans l ’air 330 m/sec Dans l ’eau 1500 m/sec • Les sources de bruits sont des informations utiles en plongée Il faut être attentif aux bruits en plongée