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COURS DE PLONGEE

NIVEAU II

Introduction

Mise en évidence de la pression atmosphérique et la pression hydrostatique par TORRICELLI.

Utilisation des baromètres à mercure et à capsule.

Mise en évidence de la pression par l’expérience des sphères de MAGDEBURG.

I) Notion de pression

Lorsqu'on exerce une force sur une surface on dit qu'on provoque une pression dont l'intensité est proportionnelle à l'intensité de la force et inversement proportionnelle à la surface.

on a la relation :

P : Pression (en Newton/m2 ou Pascal )

équivalence des unités de pression

1 hPa = 1 mbar 1 atm = 1013 mbar = 1013 hPa =760 mm de Hg

1 bar = 10/9.81 Kgf/cm2 = 1,0194 Kgf/cm2

S : surface sur laquelle s'exerce la force ( mètre carré )

F : la force (en Newton si pression en pascal et surface en m2 en Kg si pression en bar et surface en cm2)

II) Pression Hydrostatique

Un plongeur en équilibre dans l'eau est soumis à des forces toujours normales à sa surface et d'intensité proportionnelle à la profondeur. L'ensemble de ces forces due au poids de l'eau provoque ce qu'on appelle la pression hydrostatique :

- La masse volumique de l'eau valant 1Kg/l 10 mètres de hauteur d'eau exerce sur 1 m2 une pression de 1 Kgf/cm2 = 1 bar

- La relation liant la pression hydrostatique et la profondeur est donc

avec

H : profondeur (en mètre)

Pr : pression relative (en bar)

III) Pression Absolue

Le plongeur dans l'eau est bien sûr soumis en plus à la pression résultant de l'atmosphère (environ 1 bar au niveau de la mer ) .

D'où une pression absolue égale à la pression hydrostatique (relative ) plus la pression atmosphérique soit :

Pa : pression absolue en bar

Pr : pression relative en bar

H : profondeur en mètre

La pression ambiante correspond à la pression de l’air là ou on le respire soit la pression absolue.

IV Ce qu'il faut retenir

- La relation qui lie force et pression (F=PS) permet d'expliquer le fonctionnement des détendeurs.

- 1 bar = 1Kgf/cm2 = 10 mètres d'eau

- Pression absolue = pression hydrostatique + pression atmosphérique

- La masse volumique de l'air à pression atmosphérique vaut environ 1.3 grammes par litre d'air.

V Exercices

1. Quelle pression s’exerce sur le masque d’un plongeur qui ne souffle pas par le nez ? A 10 m que vaut cette pression ? On suppose que le masque a une surface de 15 cm2. Quelle force s’exerce sur le visage du plongeur ? Comment appelle t on ce phénomène ?

• La pression hydrostatique car le masque prend avec le plongeur la pression atmosphérique.
• 1 bar
• F = P*S= 1 * 15 = 15kg aie aie aie
• Le placage de masque

1. Quelle est la pression ambiante à –15m ? –45 m ? –2,5m ?

   La pression ambiante est la pression là ou on est donc c’est la pression absolue soit 2.5bar 5.5 bar et 1,25 bar

    

2. Principe simplifié du détendeur 1^er étage
   La surface du pointeau d’un détendeur au première étage est de 2 mm2 et celle du piston associé est de 0,5 cm2.On suppose que le détendeur est équilibré c’est à dire que les forces qui s’exercent sur le pointeau et le piston sont égales. Dans la bouteille la pression vaut 200 bars. Quelle la pression à la sortie du étage du détendeur ?

• à l’équilibre les 2 forces sont égales soit F1=P1*S1=F2=P2*S2
• P1= P2*S2/S1 d’ou P1 = 200 * 2 10-6/0,5 10-4= 4/0,5 =8bars
• Cette pression est aussi appelée moyenne pression ou pression intermédiaire

1. Principe simplifié du détendeur 2^ème étage

• La surface du pointeau d’un détendeur au deuxième étage est de 3 mm2 et celle de la membrane associée est de 10 cm2.On suppose que le détendeur est équilibré c’est à dire que les forces qui s’exercent sur le pointeau et la membrane sont égales. La pression d’entrée du 2^ème étage vaut 8 bars. Quelle la pression à la sortie du 2^ème étage du détendeur ?

  A quelle hauteur de tuba ce détendeur me donne un effort inspiratoire identique ?
  – même formule que l’exercice précédent soit

  P1 = P2*S2/S1 d’ou P1 = 8 * 3 10-6/10 10-4=24 mbar

• L’effort inspiratoire a pour but de vaincre la pression relative ou hydostatique soit 24 mbar ce qui équivaut à 24 cm de hauteur d’eau soit un tuba immergé de 24 cm.

5) Quelle le poids d’air d’une bouteille de plongée remplie avec 2400 l d’air (équivalent à 200 bars dans une bouteille de 12l) ?

2400 l * 1,3 g /l = 3,12kg

1. Sachant que l’effort inspiratoire maximal est de 40 mbar pour un individu moyen déterminer s’il est possible pour lui d’aller respirer avec un tuba à 50 cm de profondeur ?