Niveau 2 La physique de la plonge Sommaire

Niveau 2 La physique de la plongée

Sommaire La pression et la plongée Dauphins de Nogent – 2020/2021

Définition Mais qu’est ce que c’est ? Une pression est le résultat d'une force sur une surface. Dans le domaine de la plongée, on la mesure en « bar » . Dauphins de Nogent – 2020/2021 3

En surface et en immersion • Dauphins de Nogent – 2020/2021 4

Mise en application Donnez la pression hydrostatique pour les profondeurs suivantes : - 1 bar - 10 m - 2 bar - 20 m - 3, 5 bar - 35 m - 4, 3 bar - 43 m Donnez la pression absolue à ces mêmes profondeurs - 10 m - 2 bar - 20 m - 3 bar - 35 m - 4, 5 bar - 43 m - 5, 3 bar Dauphins de Nogent – 2020/2021 5

Sommaire La compressibilité des gaz Dauphins de Nogent – 2020/2021

Pression et volume Qu’observe-t-on ? : o A la surface (1 b), le ballon fermé a un volume de 12 l o A 10 m (2 b), le ballon a un volume de 6 l o A 20 m (3 b), le ballon a un volume de 4 l On constate : o que plus la pression augmente, plus le volume diminue o que les variations sont dans des proportions inverses (quand l’un double, l’autre est divisé par deux) • Dauphins de Nogent – 2020/2021 7

Vérifions… • Appliquons la loi : o Pour un ballon de 12 l de volume de à la surface (1 b) : 1 x 12 = 12 o A 10 m (2 b), quel sera le volume du ballon ? 2 x Volume. Ballon = 12 donc Volume. Ballon = 6 l – C’est bon ! o A 20 m (3 b), quel sera le volume du ballon ? 3 x Volume. Ballon = 12 donc Volume. Ballon = 4 l – C’est bon ! Une quantité de gaz donnée va se comprimer à la descente…. et se détendre à la remontée. Þ je gonfle mon gilet à la descente et je le purge à la remontée Þ Je souffle pour vider mes poumons à la remontée Dauphins de Nogent – 2020/2021 8

La consommation en air • L’air que nous respirons en plongée est à pression ambiante. Donc à 20 m, nous respirons de l’air comprimé à 3 b, à 40 m nous respirons de l’air comprimé à 5 b. • Si je respire 20 litres d’air par minutes en surface… A 20 m, je respire toujours 20 l/min…mais d’air comprimé à 3 b ! Quel volume d’air ai-je réellement consommé dans ma bouteille ? o A 20 m , la pression est de 3 b. En 1 minute, j’ai respiré 20 l d’air. On peut écrire : 3 x 20 = 60 Selon la loi de Mariotte, ce chiffre est constant, donc en surface (pression = 1 b) on peut écrire : 1 x Volume d’air consommé = 60 Ce qui donne : Volume d’air consommé = 60 l Ma consommation en air de ma bouteille est donc de 60 l/min Ma consommation en air augmente automatiquement avec la profondeur. Dauphins de Nogent – 2020/2021 9

Applications • Une personne respire 15 l d’air par minute en surface. Quelle sera sa consommation d’air à 20 m ? o A 20 m, la pression totale est de 3 b Selon la loi de Mariotte : 3 x 15 = 45 Ramené à la surface (1 b) on aura : 1 x Volume. Consommé = 45 Donc la consommation est de : 45 l /min • Quelle sera sa consommation à 40 m ? o A 40 m, la pression totale est de 5 b Selon la loi de Mariotte : 5 x 15 = 75 Ramené à la surface (1 b) on aura : 1 x Volume. Consommé = 75 Donc la consommation est de : 75 l /min Plus je plonge profond, plus ma consommation en air augmente. Entre 20 et 40 m, elle est multipliée par 1, 5. Donc plus mon autonomie diminue. Dauphins de Nogent – 2020/2021 10

Autonomie en air Calculez la quantité d’air disponible dans un bloc de 15 l gonflé à 200 bars, sachant que je veux garder 50 bar de réserve. En consommant 20 l / min à la surface • quelle est mon autonomie à 40 m ? • Quelle est mon autonomie à 20 m ? Important pour la planification de vos plongées en autonomie (20 m) Il me reste 50 b à 3 m… Quelle est mon autonomie ? Dauphins de Nogent – 2020/2021 11

Sommaire La flottabilité Dauphins de Nogent – 2020/2021

Définitions • Dauphins de Nogent – 2020/2021 13

Flottabilité et plongée La flottabilité du plongeur est déterminée par : Le poids apparent va varier au cours de la plongée : o la combinaison s’écrase sous l’effet de la pression o consommation de l’air de la bouteille qui s’allège => Le gilet va servir à ajuster sa flottabilité Dauphins de Nogent – 2020/2021 14

Faire varier sa flottabilité En jouant sur le volume de la cage thoracique, le plongeur modifie son volume, donc la poussée de l’eau, donc sa flottabilité => c’est le poumon-ballast Je souffle : mon volume diminue…. je descend J’inspire : mon volume augmente…. . je monte Dauphins de Nogent – 2020/2021 15

Le lestage Arthur (poids : 80 kg pour un volume de 86 l) part en plongée avec un bloc de volume de 17 l pesant 19 kg. PA = (80 + 19) – (86 + 17) Quel doit être son lestage pour être équilibré ? = - 4 kg Il flotte et doit donc prendre 4 kg de lest. Et avec un bloc d’un volume extérieur de 13 l pesant 14 kg ? PA = (80 + 14) – (86+ 13) = - 5 kg Il flotte et doit donc prendre 5 kg de lest. Un lestage adapté permet d’acquérir une flottabilité neutre à 3 m en fin de plongée (50 b de pression). Mon lestage est différent selon mon équipement => il est utile de noter son lestage sur son carnet de plongée. Dauphins de Nogent – 2020/2021 16

Sommaire La dissolution des gaz Dauphins de Nogent – 2020/2021

La dissolution des gaz • • L’air que nous respirons est composé d’environ : o 80% d’azote (N 2) o 20% d’oxygène (O 2) Notre organisme : o Est constitué à 80% de liquide o Consomme l’oxygène o Produit du gaz carbonique (CO 2) o Ne fait rien de l’azote… Durant une plongée , l’azote, qui n’est pas utilisé par notre organisme va se dissoudre dans le corps sous l’effet de la pression. A la remontée, avec la baisse de pression, le corps vas restituer l’azote : c’est la décompression ou désaturation. En cas de désaturation trop rapide, des bulles d’azote vont se former dans l’organisme et devenir pathogènes. Dauphins de Nogent – 2020/2021 18

Dissolution et plongée • • Durant la plongée Nous stockons de l’azote, d’autant plus que l’air respiré est sous pression…(à 20 m, 1 l d’air respiré correspond à 3 l en surface). On dit que l’on « sature » . A cours de la remontée. L’azote dissout revient à l’état gazeux et notre organisme doit l’évacuer. On dit que l’on « désature » . Décompression maîtrisée Les échanges de gaz sont réalisés au niveau des poumons. Décompression trop rapide Des bulles de gaz (N 2) se forment dans l’organisme et ne peuvent plus être évacuées par le poumon : c’est l’accident de décompression ! Dauphins de Nogent – 2020/2021 19

Sommaire Son et vision Dauphins de Nogent – 2020/2021

Le son en immersion • Le son se propage plus vite dans l’eau que dans l’air o Les sons semblent provenir de toute part, sans qu’il soit possible d’en localiser la source. • L’eau absorbe les aigus o Les sont assourdis • La communication entre les plongeurs o Passe donc essentiellement par les signes, conventionnels ou non o Des accessoires existent pour attirer l’attention : sifflet, bâton à billes o Une lampe est parfois plus efficace pour attirer l’attention d’un plongeur • Les conséquences sur la sécurité o On entendra très bien un moteur de bateau…mais d’où vient-il ? o Les bateaux à voile ou les planches sont indétectables à l’oreille. A la remontée : toujours faire un tour d’horizon ! Dauphins de Nogent – 2020/2021 21

La vision en immersion • Une visibilité réduite o • Les propriétés optiques de l’eau ne sont pas celles de l’air o o • Les objets (poissons…) apparaissent plus gros qu’en réalité Les objets (poissons…) apparaissent plus près qu’en réalité L’eau absorbe la lumière o • selon les conditions de 30 m à 2 m! Les couleurs disparaissent progressivement avec la profondeur => intérêt de s’équiper d’un phare… Le masque réduit le champ de vision Les objets apparaissent 1/3 plus gros (x 4/3) et 1/4 plus près (x 3/4). Les couleurs disparaissent en commençant par le rouge. Dauphins de Nogent – 2020/2021 22

A la prochaine… Dauphins de Nogent – 2020/2021 23