Objectif du cours : – Connaître les ... P Hyd : pression hydrostatique hyd atm abs.
P. P. P ... A 28 m de profondeur, la pression hydrostatique (P Hyd) est de 2,8 b.
Physique – Pressions, poussée d’Archimède et loi de MariotteBoyle Club du CSA de Ruelle
Cours niveaux 2 et 3 PSM - ©CSA Ruelle 2009
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Introduction Sujets
: les pressions et les lois s’y appliquant en plongée Objectif du cours : – Connaître les bases de physique expliquant les notions de pression. – Observer les applications de ces notions de pression dans l’eau Pré
requis : mathématiques élémentaires
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La pression – Notions (1/3) La pression correspond à une force répartie sur une surface : Pression (P) = Force (F) / Surface (S) La pression diminue si la surface augmente et inversement. On la mesure en bar (b).
La pression absolue (P Abs), subie par le plongeur est : Pabs = Patm + Phyd • P Atm : pression atmosphérique • P Hyd : pression hydrostatique Cours niveaux 2 et 3 PSM - ©CSA Ruelle 2009
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La pression – Notions (2/3) Pression atmosphérique C’est le poids d’une colonne d’air de 1 cm² de surface et s’élevant jusqu’au sommet de la couche atmosphérique (estimée à 36 km) Elle est de 1 bar au niveau de la mer Elle diminue d’environ 0,1 bar tout les 1000 m. A 2000 m d’altitude : P Atm = 0,8 bar
Pression hydrostatique C’est le poids d’une colonne d’eau de 1 cm² et d’une hauteur correspondante à la profondeur d’immersion Elle est de 0 bar au niveau de la mer Elle augmente de 1 bar tous les 10 m de profondeur A 20 m de profondeur : P Hyd = 2 bar ; à 36 m de profondeur : P Hyd = 3,6 bar Cours niveaux 2 et 3 PSM - ©CSA Ruelle 2009
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La pression – Notions (3/3) 1 bar = 10 mCE (métre de colonne d’eau) = 1000 mB (millibar) = 1 KgF/cm² (kilogramme force / cm²) = 1000 Hpa (Hecto Pascal) = 760 mmHg (millimètre de mercure)
Pabs = Patm + Phyd
Pression absolue en mer à 36 m : P Abs = 1 + 3,6 = 4,6 bar
Pression absolue en lac, à 2000 m d’altitude et à 24 m de profondeur P Abs = 0,8 + 2,4 = 3,2 bar soit 4 fois la P Atm : 4 x 0,8 = 3,2 plonger à 24 m en lac est équivalent à 30 m en mer ! 4 x 1 = 4 bar : 30 m Cours niveaux 2 et 3 PSM - ©CSA Ruelle 2009
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La pression – Exercices 1 - Quelle est la pression absolue dans un lac, à 2500 m d’altitude et à 28 m de profondeur ? 2 - Quelle est la profondeur équivalente au niveau de la mer ? 3 - Quelle est la profondeur correspondant à une pression absolue de 2,8 bar au niveau de la mer ? 4 - Quelle est la profondeur correspondant à une pression absolue de 6,2 bar à 2000 mètres d’altitude ? Cours niveaux 2 et 3 PSM - ©CSA Ruelle 2009
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La pression – Corrigés exercices 1 - A 2500 m, la pression atmosphérique (P Atm) est de 0,75 b (moins 0,1 b tous les 1000 m). A 28 m de profondeur, la pression hydrostatique (P Hyd) est de 2,8 b. On cherche P Abs = P Atm + P Hyd, soit P Abs = 0,75 + 2,8 = 3,55 b 2 – A 0,75 b de pression (2500 m d’altitude) correspond 28 m de profondeur. Aussi, à 1 b de pression (au niveau de la mer) correspond 28 / 0,75 = 37,33 m de profondeur. 3 – Au niveau de la mer, P Atm = 1 b. On connaît P Abs = 2,8 b . On cherche P Hyd. P Hyd = P Abs - P Atm = 2,8 – 1 = 1,8 b soit 18 mètres de profondeur. 4 – A 2000 m d’altitude, P Atm = 0,8 b (moins 0,1 b tous les 1000 m). On connait P Abs = 6,2 b . On cherche P Hyd. P Hyd = P Abs - P Atm = 6,2 – 0,8 = 5,4 b soit 54 mètres de profondeur.
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La flottabilité – Poussée d’Archimède (1) Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de ce fluide une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du volume déplacé La poussée d’Archimède compense plus ou moins le poids d’un corps ou d’un objet, ce qui lui permet de flotter ou non. La poussée d’Archimède (P Archi exprimé en kilogramme) dépend du volume (V exprimé en litre) de l’objet et de la densité (d en kilogramme par litre) du fluide : P Archi = V x d densité : Eau douce : d = 1 - Eau de mer : d = 1,03 volume : pour le plongeur, il varie en fonction de la profondeur (stab – combi), de la corpulence, du poumon ballast, etc. Cours niveaux 2 et 3 PSM - ©CSA Ruelle 2009
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La flottabilité – Poussée d’Archimède (2) Poids apparent = Poids réel – Poussée d’Archimède Si la poussée d’Archimède est plus importante que le poids réel, le plongeur monte, et inversement. poids apparent positif (>0) : poids réel plus important que la poussée d’Archimède : le corps a tendance à couler poids apparent négatif (
