1 Réglementation Physique Matériel CANNES JEUNESSE PLONGEE Paul Franchi Février 1997 – révisé...
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1
Réglementation
Physique
Matériel
CANNES JEUNESSE PLONGEEPaul Franchi
Février 1997 – révisé Nov 2002
N N II VV EE AA UU IIII
Physiologie
AccidentsTables
2
Quel est le seul équipement dont le plongeur ne peut pas se passer ?Quel est le seul équipement dont le plongeur ne peut pas se passer ?
Pourquoi un cours théorique ?
Couches basses:Réflexes conditionnés parl’entraînement pratique
Couches hautes:Savoir acquis par la formation théorique
Situations habituelles
Situations inhabituelles
Physique - Physio - Accidents - Tables - Matériel - Réglementation
3
Réglementation
Physique
Matériel
Physiologie
AccidentsTables
PressionsFlottabilitéCompressibil
itéPressions PartiellesDissolution
OptiqueAcoustique
Physique
N N II VV EE AA UU IIII
4
•Définition:La Pression est le résultat de l’application d’une Force sur une Surface •Définition:La Pression est le résultat de l’application d’une Force sur une Surface
Les Pressions
Newtoncm2bar
Application aux pressions:
atmosphérique (baromètre) des blocs (manomètre)
hydrostatique (détendeur) artérielle (tensiomètre)
Application aux pressions:
atmosphérique (baromètre) des blocs (manomètre)
hydrostatique (détendeur) artérielle (tensiomètre)
Kg
m2
Pascal
P = F / P = F / SS
Pascal:1 Pa = 1 N/m2 1 HPa= 100 Pa
Pascal:1 Pa = 1 N/m2 1 HPa= 100 Pa
bar:1 bar = 105 Pa = 1000 HPa = 1,020 Kg/cm2 1 bar = 1000 mb ≈ 1 kg/ cm2
bar:1 bar = 105 Pa = 1000 HPa = 1,020 Kg/cm2 1 bar = 1000 mb ≈ 1 kg/ cm2
Physique
5
Expériences:Pour une même Force, la Pression est d’autant plus petite que la Surface de contact est plus grande:
Ski, Surf, raquettes
Pour une même Force, la Pression est d’autant plus forte que la Surface de contact est plus petite:
Clou, Aiguille,Piston hydraulique
Expériences:Pour une même Force, la Pression est d’autant plus petite que la Surface de contact est plus grande:
Ski, Surf, raquettes
Pour une même Force, la Pression est d’autant plus forte que la Surface de contact est plus petite:
Clou, Aiguille,Piston hydraulique
Les Pressions
Exemple:Un surfeur pèse 80 kg tout équipé, il se tient debout:
• sur ses chaussures dont la surface de contact avec la neige est 400 cm2:• P = 80/400 =0,2 kg/ cm2 ≈ 0,2 bars
• sur son surf dont la surface de contact avec la neige est 0,4 m2 = 4000 cm2:• P = 80/4000 =0,02 kg/ cm2 ≈ 0,02 bars
Exemple:Un surfeur pèse 80 kg tout équipé, il se tient debout:
• sur ses chaussures dont la surface de contact avec la neige est 400 cm2:• P = 80/400 =0,2 kg/ cm2 ≈ 0,2 bars
• sur son surf dont la surface de contact avec la neige est 0,4 m2 = 4000 cm2:• P = 80/4000 =0,02 kg/ cm2 ≈ 0,02 bars
Physique
6
Définition:C’est la pression que nous subissons dans l’air. Cette pression est due au poids de l’air de l’atmosphère terrestre; elle diminue donc avec l’altitude.
Pression Atmosphérique au niveau de la mer PAtm = 1,013 bar = 1013 millibars
≈ 1 bar ≈ 1 kg/ cm2
Définition:C’est la pression que nous subissons dans l’air. Cette pression est due au poids de l’air de l’atmosphère terrestre; elle diminue donc avec l’altitude.
Pression Atmosphérique au niveau de la mer PAtm = 1,013 bar = 1013 millibars
≈ 1 bar ≈ 1 kg/ cm2
La Pression Atmosphérique
Variation avec l’altitude:Entre Cannes et Isola 2000, il y a une différence de pression de 200 millibars (env.) due au poids de 2000 m d’air
Variation avec l’altitude:Entre Cannes et Isola 2000, il y a une différence de pression de 200 millibars (env.) due au poids de 2000 m d’air
1013 mb
800 mb
0 m
2000 m
Physique
7
Expérience de Torricelli:La pression atmosphérique au niveau de la mer est celle exercée par une hauteur de 76 cm de mercure.
Poids de la colonne de mercure sur 1 cm2:76cm * 1cm2 * 13,59 g/cm3 = 1033 gPAtm = 1033 / 1020 = 1013 millibars
Expérience de Torricelli:La pression atmosphérique au niveau de la mer est celle exercée par une hauteur de 76 cm de mercure.
Poids de la colonne de mercure sur 1 cm2:76cm * 1cm2 * 13,59 g/cm3 = 1033 gPAtm = 1033 / 1020 = 1013 millibars
La Pression Atmosphérique
1013 mb 76 cm
Pressionpresque nulle
(vapeur de mercure)
Physique
8
Tout corps immergé subit une pression Hydrostatique due au poids de la colonne d’eau située au dessus de lui; cette pression (dite Relative) augmente donc avec la profondeur.Poids d’une colonne de 10 m d’eau:1000 cm x 1cm2 x 1 g/cm3 = 1 kg
Pression dans l’eau
La Pression Absolue est la somme des pressions Atmosphérique et Hydrostatique
La Pression Absolue est la somme des pressions Atmosphérique et Hydrostatique
1 cm2
10 m
P.Abs = PAtm + P. Rel. P.Abs (bar) = 1 + Prof.(m) / 10
La Pression Relative augmente de 1kg/cm2 (1 bar environ) tous les 10 m
Physique
La Pression s’exerce perpendiculairement sur toute les surfaces d’un corps immergé,
La Pression s’exerce perpendiculairement sur toute les surfaces d’un corps immergé,
eau
air
9
Pression Relative et Absolue en plongée ?
Calculs de Pression dans l’eau
Profondeur pour une pression donnée ? Profondeur pour une pression donnée ?
Physique
Prof(m) P Rel(b) P Abs(b)
0
3
10
15
20
25
30
P Abs(b) 1,2 2,5 3,5 4,8 5
Prof(m)
Physique
P.Abs (bar) = 1 + Prof.(m) / 10
Prof(m) =(P.Abs(bar)-1) *10
10
Flottabilité
Principe d’ArchimèdePoids apparentFlottabilité
LestagePoumon- BallastRelevage d’objets
Physique
11
Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de celui une poussée (force) verticale dirigée de bas en haut, égale au poids du volume de fluide déplacé
Cette force s’exerce sur le centre de carène de l’objet (centre de gravité du volume immergé)
PArchim = VOLimmergé * fluide
Masses volumiques
eau douce = 1 Kg/l
eau de mer = 1,025 Kg/l
air (niveau mer) = 1,293 g/l
Physique
Théorème d’Archimède
12Archimède:La preuve par
la pression
La différence de pression La différence de pression hydrostatique entre les 2 hydrostatique entre les 2 faces haute et basse est faces haute et basse est
égale au poids du volume égale au poids du volume de liquide déplacéde liquide déplacé
Physique
13Poids apparent & Flottabilité
ArchimèdedPousséePoidsPapparent '
Un objet de poids apparent positif coule flottabilité négative
Physique
Un objet de poids apparent négatif flotte flottabilité positive
Un objet de poids apparent nul est en équilibre flottabilité neutre
14Flottabilité
Poids App
Flottabilitéair
Préel
PArchi > Préel
-
+ eau
Préel
PArchi = Préel
0
neutre
plomb
Préel
PArchi < Préel
+
-
Poids Apparent = Poids Réel - Poussée Archi.Poids Apparent = Poids Réel - Poussée Archi.
Physique
15
LestageLestageUn plongeur doit avoir une flottabilité neutre (gilet vide) à 3m (en fin de plongée).Un plongeur doit avoir une flottabilité neutre (gilet vide) à 3m (en fin de plongée).
LestageLestageUn plongeur doit avoir une flottabilité neutre (gilet vide) à 3m (en fin de plongée).Un plongeur doit avoir une flottabilité neutre (gilet vide) à 3m (en fin de plongée).
Lestage
Physique
Poids
Réel
Poussée
Archimède
Poids Apparent
Flottab.
Plongeur 65 65
+Combin +3 +8
(à 3 m)
Bloc
Gilet
Equip. +17 +14
Lest 0
P.Archi(Plong.+ Combi + Equip.) = P.Réel(Plong.+ Combi+ Equip.) + LestP.Archi(Plong.+ Combi + Equip.) = P.Réel(Plong.+ Combi+ Equip.) + LestP.Archi(Plong.+ Combi + Equip.) = P.Réel(Plong.+ Combi+ Equip.) + LestP.Archi(Plong.+ Combi + Equip.) = P.Réel(Plong.+ Combi+ Equip.) + Lest
16
•Poumon Ballast: Poumon Ballast: un plongeur est équilibré en immersion.un plongeur est équilibré en immersion.• S’il expire S’il expire son volume diminue => sa P.Archi. Diminue => son P.App. augmente => son volume diminue => sa P.Archi. Diminue => son P.App. augmente => sa flottabilité devient négativesa flottabilité devient négative => il coule (descend=> il coule (descend))• S’il inspire S’il inspire son volume augmente => sa P.Archi. augmente => son P.App. diminue => son volume augmente => sa P.Archi. augmente => son P.App. diminue => sa flottabilité devient positivesa flottabilité devient positive => il remonte=> il remonte
•Poumon Ballast: Poumon Ballast: un plongeur est équilibré en immersion.un plongeur est équilibré en immersion.• S’il expire S’il expire son volume diminue => sa P.Archi. Diminue => son P.App. augmente => son volume diminue => sa P.Archi. Diminue => son P.App. augmente => sa flottabilité devient négativesa flottabilité devient négative => il coule (descend=> il coule (descend))• S’il inspire S’il inspire son volume augmente => sa P.Archi. augmente => son P.App. diminue => son volume augmente => sa P.Archi. augmente => son P.App. diminue => sa flottabilité devient positivesa flottabilité devient positive => il remonte=> il remonte
Applications d’Archimède - I
•Equilibrage au Gilet de Sécurité:Equilibrage au Gilet de Sécurité:•Gonfler le gilet => augm. P.Archi. => dim. P.AppGonfler le gilet => augm. P.Archi. => dim. P.App•Dégonfler le gilet => dim. P.Archi. => augm. P.AppDégonfler le gilet => dim. P.Archi. => augm. P.App
•Equilibrage au Gilet de Sécurité:Equilibrage au Gilet de Sécurité:•Gonfler le gilet => augm. P.Archi. => dim. P.AppGonfler le gilet => augm. P.Archi. => dim. P.App•Dégonfler le gilet => dim. P.Archi. => augm. P.AppDégonfler le gilet => dim. P.Archi. => augm. P.App
•Relevage d’Objets: Relevage d’Objets: un ballon (ou parachute) permet de diminuer le poids apparent un ballon (ou parachute) permet de diminuer le poids apparent d’objets lourds en augmentant la poussée d’Archimèded’objets lourds en augmentant la poussée d’Archimède..•Relevage d’Objets: Relevage d’Objets: un ballon (ou parachute) permet de diminuer le poids apparent un ballon (ou parachute) permet de diminuer le poids apparent d’objets lourds en augmentant la poussée d’Archimèded’objets lourds en augmentant la poussée d’Archimède..
Physique
17Applications d’Archimède
- II•Poids apparent à -3 m :Poids apparent à -3 m :Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61 litres. Il porte une combinaison Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61 litres. Il porte une combinaison dont le poids est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m d’eau). Quel est son dont le poids est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m d’eau). Quel est son poids apparent à -3m? Flottabilité ? Que se passe t il ?poids apparent à -3m? Flottabilité ? Que se passe t il ?
•Lestage et équilibrage à - 3 m:Lestage et équilibrage à - 3 m:Le reste de son équipement, hors la ceinture de plomb, a une flottabilité négative Le reste de son équipement, hors la ceinture de plomb, a une flottabilité négative de 4 kg. Quel lest doit il porter pour avoir une flottabilité neutre à 3m?de 4 kg. Quel lest doit il porter pour avoir une flottabilité neutre à 3m?
•Poumon-Ballast - 1:Poumon-Ballast - 1:Le même plongeur veut descendre sans lest et sans palmer. Que doit il faire?Le même plongeur veut descendre sans lest et sans palmer. Que doit il faire?
•Poumon-Ballast - 2:Poumon-Ballast - 2:Il descend sans lest, et à la fin de sa plongée, il a consommé 2,3 mIl descend sans lest, et à la fin de sa plongée, il a consommé 2,3 m33 d’air (= 3 kg d’air (= 3 kg environ). Peut il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un point fixe?environ). Peut il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un point fixe?
•Poids apparent à -3 m :Poids apparent à -3 m :Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61 litres. Il porte une combinaison Un plongeur pèse 60 kg et son volume nu est de 61 litres. Il porte une combinaison dont le poids est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m d’eau). Quel est son dont le poids est de 3 kg et le volume de 8 litres (sous 3m d’eau). Quel est son poids apparent à -3m? Flottabilité ? Que se passe t il ?poids apparent à -3m? Flottabilité ? Que se passe t il ?
•Lestage et équilibrage à - 3 m:Lestage et équilibrage à - 3 m:Le reste de son équipement, hors la ceinture de plomb, a une flottabilité négative Le reste de son équipement, hors la ceinture de plomb, a une flottabilité négative de 4 kg. Quel lest doit il porter pour avoir une flottabilité neutre à 3m?de 4 kg. Quel lest doit il porter pour avoir une flottabilité neutre à 3m?
•Poumon-Ballast - 1:Poumon-Ballast - 1:Le même plongeur veut descendre sans lest et sans palmer. Que doit il faire?Le même plongeur veut descendre sans lest et sans palmer. Que doit il faire?
•Poumon-Ballast - 2:Poumon-Ballast - 2:Il descend sans lest, et à la fin de sa plongée, il a consommé 2,3 mIl descend sans lest, et à la fin de sa plongée, il a consommé 2,3 m33 d’air (= 3 kg d’air (= 3 kg environ). Peut il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un point fixe?environ). Peut il tenir le palier à 3m sans palmer ou tenir à un point fixe?
Physique
18Compressibilit
édes gaz
PressionsLoi de
MariotteEquilibrage
Autonomie en airGonflage des
blocsDétendeurs
Barotraumatismes
Physique
19
““A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il subit”pression qu’il subit”
““A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il subit”pression qu’il subit”
LOI de Mariotte (1620-1684) - Boyle(1627-1691)
air
Remontée:la pression diminuele volume augmente
Descente:la pression augmente,le volume diminue
eau
supposé vrai en plongée
Physique
20
Les formules de Mariotte
Les formules de Mariotte
LOI de Mariotte : Calculs
Volume
Constante
P. Abs.
P x V = CP x V = Ctete
PP1 1 x V x V11 = P = P22 x V x V22 = C = Ctete
Physique
Prof(m) P(b) V(l) Cte
0 1 12 12
5 12
10 12
20 12
30 12
V(l) Cte
6
21
tympan, jupe du masque
Cavité fermée
Sinus, Oreilleimplosion
Placage de Masque,Dents
succion
Alvéoles pulmonaires,Dents,Sinus, Oreilles
Estomac, intestins
déformation
Mariotte- Barotraumatismes
Physique
explosion
22Mariotte & Archimède:
EquilibrageEquilibrage: sans utiliser un gilet, il n’est pas possible d’avoir une flottabilité neutre à toutes les profondeurs.Un plongeur descend, certains volumes diminuent: combinaison, gilet, etc Un plongeur descend, certains volumes diminuent: combinaison, gilet, etc
=> son poids apparent augmente.=> son poids apparent augmente.S’il remonte, certains volumes augmententS’il remonte, certains volumes augmentent
=> son poids apparent diminue.=> son poids apparent diminue.
Equilibrage: sans utiliser un gilet, il n’est pas possible d’avoir une flottabilité neutre à toutes les profondeurs.Un plongeur descend, certains volumes diminuent: combinaison, gilet, etc Un plongeur descend, certains volumes diminuent: combinaison, gilet, etc
=> son poids apparent augmente.=> son poids apparent augmente.S’il remonte, certains volumes augmententS’il remonte, certains volumes augmentent
=> son poids apparent diminue.=> son poids apparent diminue.
Relevage d’Objets: Relevage d’Objets: pendant la remontée, le pendant la remontée, le ballon ne cesse d’augmenter son volume. ballon ne cesse d’augmenter son volume. Avant la profondeur où l’ensemble Objet-Avant la profondeur où l’ensemble Objet-Ballon atteint une flottabilité neutre, il faut Ballon atteint une flottabilité neutre, il faut assister la remontée. Après cette profondeur, assister la remontée. Après cette profondeur, l’ensemble remonte seul de plus en plus vite.l’ensemble remonte seul de plus en plus vite.
Relevage d’Objets: Relevage d’Objets: pendant la remontée, le pendant la remontée, le ballon ne cesse d’augmenter son volume. ballon ne cesse d’augmenter son volume. Avant la profondeur où l’ensemble Objet-Avant la profondeur où l’ensemble Objet-Ballon atteint une flottabilité neutre, il faut Ballon atteint une flottabilité neutre, il faut assister la remontée. Après cette profondeur, assister la remontée. Après cette profondeur, l’ensemble remonte seul de plus en plus vite.l’ensemble remonte seul de plus en plus vite.
Remontée:de plus en plus rapide
remontée assistée
flottablité neutre
Equilibrage (dynamique) au Gilet:Equilibrage (dynamique) au Gilet:•Gonfler => montée lente => flottablité augm. => montée rapideGonfler => montée lente => flottablité augm. => montée rapide•Dégonfler => descente lente => flottablité dim. => descente rapideDégonfler => descente lente => flottablité dim. => descente rapide
=> affiner le réglage d’équilibre avec Poumon-Ballast => affiner le réglage d’équilibre avec Poumon-Ballast
Equilibrage (dynamique) au Gilet:Equilibrage (dynamique) au Gilet:•Gonfler => montée lente => flottablité augm. => montée rapideGonfler => montée lente => flottablité augm. => montée rapide•Dégonfler => descente lente => flottablité dim. => descente rapideDégonfler => descente lente => flottablité dim. => descente rapide
=> affiner le réglage d’équilibre avec Poumon-Ballast => affiner le réglage d’équilibre avec Poumon-Ballast
Physique
23
Calcul de consommation d’airCalcul de consommation d’airUn plongeur respire sur le rythme de 20 Un plongeur respire sur le rythme de 20 l l / min. Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 / min. Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 bars. Combien de temps peut il rester à 20 m, s’il veut garder 50 bars de réserve ?bars. Combien de temps peut il rester à 20 m, s’il veut garder 50 bars de réserve ?
(12(12l l x 200b) = (12 x 200b) = (12l l x 50b) + (V x 3b) x 50b) + (V x 3b)
V à 20 m =V à 20 m =Temps à 20 m =Temps à 20 m =
Calcul de consommation d’airCalcul de consommation d’airUn plongeur respire sur le rythme de 20 Un plongeur respire sur le rythme de 20 l l / min. Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 / min. Son bloc est un 12 litres gonflé à 200 bars. Combien de temps peut il rester à 20 m, s’il veut garder 50 bars de réserve ?bars. Combien de temps peut il rester à 20 m, s’il veut garder 50 bars de réserve ?
(12(12l l x 200b) = (12 x 200b) = (12l l x 50b) + (V x 3b) x 50b) + (V x 3b)
V à 20 m =V à 20 m =Temps à 20 m =Temps à 20 m =
Mariotte - Calculs d’autonomie en air
Capacité des blocs: Capacité des blocs: Un bloc de12Un bloc de12l l gonflé à 200 bars est vidé à la pression absolue PA:gonflé à 200 bars est vidé à la pression absolue PA:
•si PA=P.Atm=1b si PA=P.Atm=1b => V==> V=•si PA=Psi PA=P-30m-30m= 4b = 4b => V==> V=
Capacité des blocs: Capacité des blocs: Un bloc de12Un bloc de12l l gonflé à 200 bars est vidé à la pression absolue PA:gonflé à 200 bars est vidé à la pression absolue PA:
•si PA=P.Atm=1b si PA=P.Atm=1b => V==> V=•si PA=Psi PA=P-30m-30m= 4b = 4b => V==> V=
Air utilisableLe Bloc Plein Fermé
Le Bloc vide Ouvert
Air utilisable à 20mLe Bloc Plein Fermé Le Bloc sur réserve
Physique
(12l x 200b) =(12l x 200b) =(12l x 200b) =(12l x 200b) = (12l x PA) (12l x PA) (12l x PA) (12l x PA) + (V x PA)+ (V x PA)+ (V x PA)+ (V x PA)
24
Calcul d’autonomie en air
Prof
(m)
Pabs
(bar)
PV
du bloc
Réserve Air dispo
(en l)
Cons
(l/min)
Durée
(min)
0 200x12 50x12 12
10 200x12 50x12
20 200x12 50x12
40 200x12 50x12
1800 litres
360 litres
Physique
25
Détendeurs:Détendeurs:Pour diminuer la pression d’un air comprimé, il suffit d’augmenter son volume Pour diminuer la pression d’un air comprimé, il suffit d’augmenter son volume (Détente) à l’aide d’un piston ou d’une membrane et d’une chambre.(Détente) à l’aide d’un piston ou d’une membrane et d’une chambre.Premier étage: de la Haute à la Moyenne pressionPremier étage: de la Haute à la Moyenne pressionSecond étage: de la Moyenne à la Pression AmbianteSecond étage: de la Moyenne à la Pression Ambiante
Détendeurs:Détendeurs:Pour diminuer la pression d’un air comprimé, il suffit d’augmenter son volume Pour diminuer la pression d’un air comprimé, il suffit d’augmenter son volume (Détente) à l’aide d’un piston ou d’une membrane et d’une chambre.(Détente) à l’aide d’un piston ou d’une membrane et d’une chambre.Premier étage: de la Haute à la Moyenne pressionPremier étage: de la Haute à la Moyenne pressionSecond étage: de la Moyenne à la Pression AmbianteSecond étage: de la Moyenne à la Pression Ambiante
Mariotte- Matériel
Compresseurs: Compresseurs: Pour obtenir de l’air sous fortes pressions, il suffit de diminuer son volume Pour obtenir de l’air sous fortes pressions, il suffit de diminuer son volume (Compression). Dans les compresseurs, on réalise cette opération en (Compression). Dans les compresseurs, on réalise cette opération en plusieurs fois (étages en série), en utilisant des pistons ou des membranes.plusieurs fois (étages en série), en utilisant des pistons ou des membranes.
Compresseurs: Compresseurs: Pour obtenir de l’air sous fortes pressions, il suffit de diminuer son volume Pour obtenir de l’air sous fortes pressions, il suffit de diminuer son volume (Compression). Dans les compresseurs, on réalise cette opération en (Compression). Dans les compresseurs, on réalise cette opération en plusieurs fois (étages en série), en utilisant des pistons ou des membranes.plusieurs fois (étages en série), en utilisant des pistons ou des membranes.
Physique
26
Pressions Partielles
PressionsComposition
de l’airPression Partielle
Loi de DaltonToxicité des
gaz
Physique
27Pressions partiellesComposition de l’air: Composition de l’air:
% exact% exact % arrondi% arrondiOxygène O2 : Oxygène O2 : 20,9 % 20,9 % 21 % 21 %Azote N2 : Azote N2 : 79 % 79 % 79 %79 %Gaz CarboniqueGaz Carbonique CO2 : CO2 : 0,03 % 0,03 % 0 % 0 % Gaz rares : néon, argon, ... 0,07 % Gaz rares : néon, argon, ... 0,07 % 0 % 0 %
Composition de l’air: Composition de l’air: % exact% exact % arrondi% arrondi
Oxygène O2 : Oxygène O2 : 20,9 % 20,9 % 21 % 21 %Azote N2 : Azote N2 : 79 % 79 % 79 %79 %Gaz CarboniqueGaz Carbonique CO2 : CO2 : 0,03 % 0,03 % 0 % 0 % Gaz rares : néon, argon, ... 0,07 % Gaz rares : néon, argon, ... 0,07 % 0 % 0 %
Intoxications Intoxications
En plongée, les pressions partielles des gaz augmentent,En plongée, les pressions partielles des gaz augmentent,ce qui peut provoquer des intoxications.ce qui peut provoquer des intoxications.
Oxygène hyperbareOxygène hyperbare
A l’inverse, dans les caissons hyperbares, on utilise A l’inverse, dans les caissons hyperbares, on utilise l’oxygène sous de fortes pressions pour ses vertus l’oxygène sous de fortes pressions pour ses vertus thérapeutiquesthérapeutiques
Intoxications Intoxications
En plongée, les pressions partielles des gaz augmentent,En plongée, les pressions partielles des gaz augmentent,ce qui peut provoquer des intoxications.ce qui peut provoquer des intoxications.
Oxygène hyperbareOxygène hyperbare
A l’inverse, dans les caissons hyperbares, on utilise A l’inverse, dans les caissons hyperbares, on utilise l’oxygène sous de fortes pressions pour ses vertus l’oxygène sous de fortes pressions pour ses vertus thérapeutiquesthérapeutiques
Physique
28
Définition : la pression partielle d’un gaz G dans un mélange M est égale à la pression qu’il aurait s’il occupait seul tout le volume occupé par M.
Loi:
GMG PPP .%
– PPG : Pression Partielle de G
– PM : Pression de M
– %G : Quantité de G / Quantité de M
LOI de Dalton (1766-1844)
Physique
29
Pour les dyslexiques de la règle de trois
Moyen facile de se rappeler des formules:
Pp = Pa * %
Pa = Pp / %
% = Pp / Pa
*
Physique
30
La somme des pressions partielles des composants d’un mélange est égale à la pression du mélange.
Pour l’Air
PAbs = PPN2 + PPO2
Et pour tous les NITROX
Un autre Dalton
Physique
31
Toxicité des gaz– Hyperoxie et hypoxie: PPO2
– (essoufflement) Hypercapnie: PPCO2
– Narcose: PPN2
– Empoisonnement par un polluant: PPCO
Obligation d’utiliser dans un compresseur des huiles qui ne vont pas carboniser aux PPO2 rencontrées
Dalton coupable ?
Physique
32Toxicité des gaz
•Profondeur limite et toxicité des gaz: Profondeur limite et toxicité des gaz: ..
Pour l’oxygène, le risque de toxicité devient élevé si on excède 1,6 bPour l’oxygène, le risque de toxicité devient élevé si on excède 1,6 b
Palier à l’O2 pur Palier à l’O2 pur Profondeur maximum => Profondeur maximum =>
Limite juridique de la plongée à l’air Limite juridique de la plongée à l’air Profondeur limite => Profondeur limite =>
•Profondeur limite et toxicité des gaz: Profondeur limite et toxicité des gaz: ..
Pour l’oxygène, le risque de toxicité devient élevé si on excède 1,6 bPour l’oxygène, le risque de toxicité devient élevé si on excède 1,6 b
Palier à l’O2 pur Palier à l’O2 pur Profondeur maximum => Profondeur maximum =>
Limite juridique de la plongée à l’air Limite juridique de la plongée à l’air Profondeur limite => Profondeur limite =>
Physique
33
Dissolutiondes gaz
PressionsLoi de Dalton
Loi de HenrySaturation
TablesADD
Physique
34
Une dissolution virtuelle
1b3 b
Après l’appui, le piston descend d’abord seul (une nouvelle quantité de gaz se dissous) puis se stabilise: c’est un état de saturation
1b1 b
1b 1b1 b
3 b1b3 b
Un relâchement rapide de la pression, fait apparaître des bulles dans le liquide
Physique
35
Au bout d’un certain tps, à l’équilibreAu bout d’un certain tps, à l’équilibre
““A température constante, la quantité de gaz dissous, A température constante, la quantité de gaz dissous, à saturationà saturation, dans un liquide est , dans un liquide est proportionnel à la pression du gaz au dessus de ce liquide”proportionnel à la pression du gaz au dessus de ce liquide”
Au bout d’un certain tps, à l’équilibreAu bout d’un certain tps, à l’équilibre
““A température constante, la quantité de gaz dissous, A température constante, la quantité de gaz dissous, à saturationà saturation, dans un liquide est , dans un liquide est proportionnel à la pression du gaz au dessus de ce liquide”proportionnel à la pression du gaz au dessus de ce liquide”
LOI de Henry (1797-1878)
TissusPp
Azotesupposé vrai en plongée
Dissolution: Dissolution: Un liquide peut dissoudre une quantité maximum Q de gaz qui dépend:Un liquide peut dissoudre une quantité maximum Q de gaz qui dépend: FacteursFacteurs En plongéeEn plongée•la nature du Gazla nature du Gaz AzoteAzote•la nature du Liquidela nature du Liquide Tissus (Compartiments)Tissus (Compartiments)•la Températurela Température Température du corpsTempérature du corps
• si T si T QQ•la Pressionla Pression ProfondeurProfondeur
• si P Qsi P Q•la durée de contactla durée de contact Temps de plongéeTemps de plongée•la Surface de contactla Surface de contact Tissus + ou - vascularisésTissus + ou - vascularisés• Agitation QAgitation Q Attention aux effortsAttention aux efforts
Dissolution: Dissolution: Un liquide peut dissoudre une quantité maximum Q de gaz qui dépend:Un liquide peut dissoudre une quantité maximum Q de gaz qui dépend: FacteursFacteurs En plongéeEn plongée•la nature du Gazla nature du Gaz AzoteAzote•la nature du Liquidela nature du Liquide Tissus (Compartiments)Tissus (Compartiments)•la Températurela Température Température du corpsTempérature du corps
• si T si T QQ•la Pressionla Pression ProfondeurProfondeur
• si P Qsi P Q•la durée de contactla durée de contact Temps de plongéeTemps de plongée•la Surface de contactla Surface de contact Tissus + ou - vascularisésTissus + ou - vascularisés• Agitation QAgitation Q Attention aux effortsAttention aux efforts
Physique
36
SUR_SATCRITIQUE
3 b
5 b
+
++ +++
++++ +++++
SOUS-SAT
SOUS-SAT
SAT
+++++
++++
SUR-SAT
++
SUR-SAT
1 b
Chaque correspond à une PpN2 de 0,8 b
+++
SUR-SAT
Palier de désaturation
+
SAT
SAT
ADD
++
SUR-SAT
Vitesse <15m/min
Vitesse excessive
Profil de plongée et saturation en azote
Physique
37 Sur & Sous saturation
Tension: C’est la pression d’un gaz dissous dans un liquide (ex: TN2 la tension Tension: C’est la pression d’un gaz dissous dans un liquide (ex: TN2 la tension d’Azote dans le sang).d’Azote dans le sang).
Saturation: C’est l’état (d’équilibre) d’un liquide quand la Tension = Pression Partielle Saturation: C’est l’état (d’équilibre) d’un liquide quand la Tension = Pression Partielle AmbianteAmbiante
Désaturation: c’est le moyen de « rendre » l’azote dissous, pendant la remontée, Désaturation: c’est le moyen de « rendre » l’azote dissous, pendant la remontée,
Pour l’azotePour l’azoteà saturation à saturation => => TN2 = PPN2TN2 = PPN2en sous-saturation en sous-saturation =>=> TN2 croît vers PPN2 TN2 croît vers PPN2 en sur-saturation en sur-saturation =>=> TN2 décroît vers PPN2 TN2 décroît vers PPN2 en sur-saturation critique => en sur-saturation critique => TN2 > P.Abs >> PPN2 TN2 > P.Abs >> PPN2
le coefficient de sursaturation critique Scle coefficient de sursaturation critique Sc donne la valeur maximale de la donne la valeur maximale de la Tension pour un Tissu à une pression absolue P:Tension pour un Tissu à une pression absolue P:
Tension: C’est la pression d’un gaz dissous dans un liquide (ex: TN2 la tension Tension: C’est la pression d’un gaz dissous dans un liquide (ex: TN2 la tension d’Azote dans le sang).d’Azote dans le sang).
Saturation: C’est l’état (d’équilibre) d’un liquide quand la Tension = Pression Partielle Saturation: C’est l’état (d’équilibre) d’un liquide quand la Tension = Pression Partielle AmbianteAmbiante
Désaturation: c’est le moyen de « rendre » l’azote dissous, pendant la remontée, Désaturation: c’est le moyen de « rendre » l’azote dissous, pendant la remontée,
Pour l’azotePour l’azoteà saturation à saturation => => TN2 = PPN2TN2 = PPN2en sous-saturation en sous-saturation =>=> TN2 croît vers PPN2 TN2 croît vers PPN2 en sur-saturation en sur-saturation =>=> TN2 décroît vers PPN2 TN2 décroît vers PPN2 en sur-saturation critique => en sur-saturation critique => TN2 > P.Abs >> PPN2 TN2 > P.Abs >> PPN2
le coefficient de sursaturation critique Scle coefficient de sursaturation critique Sc donne la valeur maximale de la donne la valeur maximale de la Tension pour un Tissu à une pression absolue P:Tension pour un Tissu à une pression absolue P:
T T ----- < Sc ----- < Sc
PP
Physique
38Henry et les tables de
plongée
La loi de Henry permet de calculer des temps de remontée de façon que les La loi de Henry permet de calculer des temps de remontée de façon que les compartiments chargés en azote puissent désaturer sans jamais être en compartiments chargés en azote puissent désaturer sans jamais être en sursaturation critique.sursaturation critique.Vitesse maximun de remontéeVitesse maximun de remontéePaliers de désaturationPaliers de désaturationTension d’azote dissous (reliquat) due aux plongées précédentes.Tension d’azote dissous (reliquat) due aux plongées précédentes.
La loi de Henry permet de calculer des temps de remontée de façon que les La loi de Henry permet de calculer des temps de remontée de façon que les compartiments chargés en azote puissent désaturer sans jamais être en compartiments chargés en azote puissent désaturer sans jamais être en sursaturation critique.sursaturation critique.Vitesse maximun de remontéeVitesse maximun de remontéePaliers de désaturationPaliers de désaturationTension d’azote dissous (reliquat) due aux plongées précédentes.Tension d’azote dissous (reliquat) due aux plongées précédentes.
Compartiments: un modèle mathématique pour représenter les parties du corps Compartiments: un modèle mathématique pour représenter les parties du corps humain possédant le même comportement vis à vis de la dissolution de l’azote, en humain possédant le même comportement vis à vis de la dissolution de l’azote, en particulier le même coefficient de sursaturation critique.particulier le même coefficient de sursaturation critique.
cette classification n’est pas directement associée à celle des tissus anatomiques: cette classification n’est pas directement associée à celle des tissus anatomiques: sang, os, muscle, graisse, ...sang, os, muscle, graisse, ...
12 compartiments pour la 12 compartiments pour la table MN90table MN90
Compartiments: un modèle mathématique pour représenter les parties du corps Compartiments: un modèle mathématique pour représenter les parties du corps humain possédant le même comportement vis à vis de la dissolution de l’azote, en humain possédant le même comportement vis à vis de la dissolution de l’azote, en particulier le même coefficient de sursaturation critique.particulier le même coefficient de sursaturation critique.
cette classification n’est pas directement associée à celle des tissus anatomiques: cette classification n’est pas directement associée à celle des tissus anatomiques: sang, os, muscle, graisse, ...sang, os, muscle, graisse, ...
12 compartiments pour la 12 compartiments pour la table MN90table MN90
Physique
Les accidents de décompression (ADD)Les accidents de décompression (ADD) sont dus à une désaturation trop sont dus à une désaturation trop brutalebrutaleLes accidents de décompression (ADD)Les accidents de décompression (ADD) sont dus à une désaturation trop sont dus à une désaturation trop brutalebrutale
39Optique sous l’eau - I
Les principaux effets:Les principaux effets:• LOUPELOUPE: plus gros, plus : plus gros, plus proche proche • OEILLERESOEILLERES: le champs de : le champs de vision rétrécitvision rétrécit• LE GRAND BLEULE GRAND BLEU: plus on : plus on descend, plus on perd les descend, plus on perd les couleurscouleurs• TROUBLETROUBLE: la visibilité : la visibilité diminuediminue
Les principaux effets:Les principaux effets:• LOUPELOUPE: plus gros, plus : plus gros, plus proche proche • OEILLERESOEILLERES: le champs de : le champs de vision rétrécitvision rétrécit• LE GRAND BLEULE GRAND BLEU: plus on : plus on descend, plus on perd les descend, plus on perd les couleurscouleurs• TROUBLETROUBLE: la visibilité : la visibilité diminuediminue
Absorption lumineuse:Absorption lumineuse:Intensité lumineuse: Disparition des couleursIntensité lumineuse: Disparition des couleurs0m0m 100%100%
5m5m 40%40%
15 m15 m 14%14%
25m25m 7%7%
60m60m 1,5%1,5%
400m 0%400m 0%
Absorption lumineuse:Absorption lumineuse:Intensité lumineuse: Disparition des couleursIntensité lumineuse: Disparition des couleurs0m0m 100%100%
5m5m 40%40%
15 m15 m 14%14%
25m25m 7%7%
60m60m 1,5%1,5%
400m 0%400m 0%
•Diffusion :Diffusion : Effet du à la réfraction et à la réflexion des rayons lumineux sur les Effet du à la réfraction et à la réflexion des rayons lumineux sur les particules en suspension dans l’eau.particules en suspension dans l’eau.•Diffusion :Diffusion : Effet du à la réfraction et à la réflexion des rayons lumineux sur les Effet du à la réfraction et à la réflexion des rayons lumineux sur les particules en suspension dans l’eau.particules en suspension dans l’eau.
Physique
40Optique sous l’eau - IIRéflexion et Réfraction: à la surface air-eau (donc le masque), les rayons lumineux:Réflexion et Réfraction: à la surface air-eau (donc le masque), les rayons lumineux:• rebondissent (10%) sur la surface avec un angle égal à l’angle d’incidence (rebondissent (10%) sur la surface avec un angle égal à l’angle d’incidence (réflexionréflexion))• pénètrent (90%) la surface avec un angle inférieur à l’angle d’incidence (pénètrent (90%) la surface avec un angle inférieur à l’angle d’incidence (réfractionréfraction) )
Réflexion et Réfraction: à la surface air-eau (donc le masque), les rayons lumineux:Réflexion et Réfraction: à la surface air-eau (donc le masque), les rayons lumineux:• rebondissent (10%) sur la surface avec un angle égal à l’angle d’incidence (rebondissent (10%) sur la surface avec un angle égal à l’angle d’incidence (réflexionréflexion))• pénètrent (90%) la surface avec un angle inférieur à l’angle d’incidence (pénètrent (90%) la surface avec un angle inférieur à l’angle d’incidence (réfractionréfraction) )
48° maxi
Plus gros (Taille x 4/3)
Plus proche (Dist. x 3/4)
Physique
41Acoustique sous l’eau •Ce n’est pas “Le Monde du Silence”:Ce n’est pas “Le Monde du Silence”:• bulles et détendeursbulles et détendeurs• hélices et moteurshélices et moteurs• animaux: oursins, baleines, langoustes, etc.animaux: oursins, baleines, langoustes, etc.• crier, rire dans l’emboutcrier, rire dans l’embout• choc sur le bloc, shakerchoc sur le bloc, shaker• pétard de rappelpétard de rappel
•Ce n’est pas “Le Monde du Silence”:Ce n’est pas “Le Monde du Silence”:• bulles et détendeursbulles et détendeurs• hélices et moteurshélices et moteurs• animaux: oursins, baleines, langoustes, etc.animaux: oursins, baleines, langoustes, etc.• crier, rire dans l’emboutcrier, rire dans l’embout• choc sur le bloc, shakerchoc sur le bloc, shaker• pétard de rappelpétard de rappel
•Vitesses du son:Vitesses du son:• dans l’air : 330 m/secdans l’air : 330 m/sec• dans l’eau : 1500 m/secdans l’eau : 1500 m/sec
•Vitesses du son:Vitesses du son:• dans l’air : 330 m/secdans l’air : 330 m/sec• dans l’eau : 1500 m/secdans l’eau : 1500 m/sec
•Direction des sonsDirection des sonsdans l’eau, il est très difficile de localiser l’origine d’un son, car les ondes sonores dans l’eau, il est très difficile de localiser l’origine d’un son, car les ondes sonores arrivent presqu’en même temps aux deux oreilles (arrivent presqu’en même temps aux deux oreilles (perte de l’effet stéréoperte de l’effet stéréo).).
•Direction des sonsDirection des sonsdans l’eau, il est très difficile de localiser l’origine d’un son, car les ondes sonores dans l’eau, il est très difficile de localiser l’origine d’un son, car les ondes sonores arrivent presqu’en même temps aux deux oreilles (arrivent presqu’en même temps aux deux oreilles (perte de l’effet stéréoperte de l’effet stéréo).).
•Absorption:Absorption:dans l’eau, les sons sont rapidement atténués avec la distance, et les aigus plus dans l’eau, les sons sont rapidement atténués avec la distance, et les aigus plus vite que les graves. On entend un HB à quelques dizaines de mètres, et un cargo vite que les graves. On entend un HB à quelques dizaines de mètres, et un cargo à quelques milles.à quelques milles.
•Absorption:Absorption:dans l’eau, les sons sont rapidement atténués avec la distance, et les aigus plus dans l’eau, les sons sont rapidement atténués avec la distance, et les aigus plus vite que les graves. On entend un HB à quelques dizaines de mètres, et un cargo vite que les graves. On entend un HB à quelques dizaines de mètres, et un cargo à quelques milles.à quelques milles.
Communications Communications entre plongeursentre plongeursCommunications Communications entre plongeursentre plongeurs
Physique