Notions de phYSIQUE aPPLIQUEES A LA PLONGEE

I) Introduction.

- pourquoi de la physique au niveau IV

- limites de ce cours

II) Rappels, unités, définitions, force, pression.

III) Les pressions en plongée.

IV) La Flottabilité et l’équilibre.

V) Notions d’acoustique en plongée.

VI) Notions d’optique en plongée.

VII) Conclusion

II) Rappels, unités, définitions, force, pression.

Rappels.

P_{atmosphérique} = Pression atmosphérique = 1 bar

P_relative ou P_{hydrostatique} : 1 bar pour 10 mètres d’eau.

P_totale = P_{atmosphérique} + P_relative

Définitions,force

Force = Vecteur =(Intensité, Direction, point d’application)

Force = Masse * Accélération

Pour modifier la vitesse d’un objet je dois appliquer une force constante sur celui-ci.

Poids = Masse * g

Au niveau de la mer et à l’équateur : g = 9,81 m/s²

III) Les pressions en plongée.

Pression atmosphérique.

Torricelli (1643) : 1 atm = 760 mmHg.

1 atm = 1,013 bar

= 101300 Pa

= 1013 hPa

= 1013 mbar

1bar = 100 000 Pa = 1000 mb

Poids de l’air à 0°C et à 1b : 1,293g/l

Altitude : 0,1 bar tout les 1000 mètres

(jusqu'à 5000 mètres).

Pression relative ou hydrostatique.

Þ Elle est fonction du poids de la colonne d’eau.

1l d’eau pèse 1kg Þ à 10m, P_relative de 1b

Si 1l d’eau pèse 1,03kg Þ à 10m, P_relative = ?

Þ La pression relative est fonction du poids de l’eau.

Þ Masse volumique :

Þ Densité (par rapport à =>sans unité)  :

Avec : Mv_{eau pure}= 1000 kg/m³.

Þ On a alors :

Pression totale

Applications

Þ Calcul d’autonomie.

Þ Variations de pression : Barotraumatismes.

Þ Pression partielle : Toxicité des gaz.

Þ Dissolution d’un gaz en pression dans un liquide : ADD.

Þ Principe des détendeurs.

IV) La Flottabilité et l’équilibre.

Importance de la notion d’équilibre

Þ Lestage.

Þ Equilibration.

Þ Déplacement dans la verticalité

(poumon ballaste).

Rappels

La poussée d’Archimède est une force verticale, orientée du bas vers le haut et égale au poids du volume de fluide déplacé. Cette force s’applique au centre de poussée (ou centre de carène) égale au centre de gravité des volumes de fluide déplacé.

Influence de la densité.

Or :

On peut donc écrire aussi :

(remarque g=9,81 permet juste de transformer Kg-force en Newton)

Poids apparent d’une ceinture de plomb avec 6kgs dans l’eau de mer (1,03) et dans l’eau douce (densité du plomb 13 ) ?

On applique la formule du dessus : 6*1*(13-1)/13= 5,538kgs en lac

En mer il faut tenir compte de la densité de l’eau salée qui ne modifie que la poussée d’Archimède d’ou la formule devient

D’ou la masse équivalente => 6*1*(13-1,03)/13 = 5,524 kgs

Réponse :

Applications

Þ Lestage eau douce - eau de mer.

Þ Equilibration d’un caisson vidéo, d’un plongeur (combinaison)

Þ Calculs de relevage avec parachute.

Þ Utilisation du S.G.S.

V) Notions d’acoustique en plongée.

Introduction.

Þ Bruits des moteurs.

Þ Chocs sur la bouteille.

Þ Voix dans l’embout.

Þ Bruits de l’environnement.

Nature du son :

la fréquence (Hz) , l’intensité (W/m2), timbre (richesse harmonique)

Différences Air-Eau.

Þ Vitesse du son dans l’air :

331 m/s dans l’air à 0°C.

Þ Vitesse du son dans l’eau salée:

1500 m/s dans l’eau à 15°C.

(difficulté de perception de la direction)

Þ Variation de la vitesse avec la température 

=> 343 m/s à 20°C

Þ Absorption des sons.

Plus c’est loin, plus le son est grave. Les fréquences élevées rapidement atténuées

Applications.

Þ Perception des sons (Direction, Volume).

Þ Communication entre plongeurs.

Þ Communication surface / plongeurs.

Þ Sondeur. =>H= V*t/2

Þ Effet Doppler. Détection des bulles

VI) Notions d’optique en plongée.

Introduction.

Þ La Grande Bleue.

Þ Débutant qui manque l’échelle.

Þ Champ de vision rétréci.

Þ Eau trouble.

Notions physiques.

Þ Réflexion.

I = r

Þ Réfraction.

Air ï Eau : R < I

Eau ï Air : R > I

N=C/V (L’indice est le rapport des vitesses de propagations)

Loi de Descartes :

n : indice de réfraction du milieu (fonction de la vitesse de la lumière dans le milieu considéré).

Þ Nature Vibratoire de la lumière : n(fréquence)=C/l

C vitesse de la lumière dans le vide l : longueur d’onde

(ultraviolet, 400 à 800 nm visible, infrarouge)

Þ Nature Corpusculaire : Energie = H*n

H : constante de Boltzmann n : Fréquence

Þ Absorption lumineuse.

Les couleurs disparaissent avec la profondeur en fonction de l’énergie de chaque radiation.

5m	Rouge
15m	Orange
25m	Jaune
60m	Violet, Bleu-vert
400m	Noir total.

Þ Diffusion.

Provient de multiples réflexion-réfractions sur les particules en suspension.

Applications.

Þ Rapprochement et Grossissement des objets.

Þ Rétrécissement du champ de vision.

Þ Angle limite. (48°,45 =>visage avec Masque et plongée en soirée = nuit)

Þ Couleurs.

Þ Particules.

VII) Conclusion

Ce qui est important quand on souhaite devenir NIV, c’est d’abord bien sûr de connaître et maîtriser les notions physiques qui régissent la plongée sous-marine mais c’est aussi et certainement de façon aussi importante de pouvoir les transmettre de façon simple et efficace aux débutants qui vous seront confiés et que vous aurez plaisir à faire progresser.