Transcript RAPPEL PHYSIQUE

PHYSIQUE N2
Introduction
1) Symboles, équation, surface & volume
2) Unités de mesure & conversions
3) Règle de trois
4) Pression
5) Poids apparent
6) Loi de Mariotte (PV = cte)
7) Loi d’Henry (dissolution, hors programme)
Conclusion
S Challemel
E3 N° 13952
1) Symboles, équation, surface & volume
•
• Équation:
a, b, c sont des constantes
x est l’inconnue à trouver.
ax + b = c 
ax + b - b = c - b
Symboles:
=
<
 ou <=
>
 ou >=

 ou 

égal à
inférieur à
inférieur ou égal à
supérieur à
supérieur ou égal à
environ égal à
implique
équivalent à
c b
ax  c – b  ax 
a
a
c b
x
a
Exemple:
2x  4 8 2x  4  x  2
•
Surface & Volume:
Surface = S = l x L
h
L
l
Volume = V = S x h = l x L x h
Illustration équation:
On suppose que toutes les pdt ont la même taille, quel
est le poids d’une pdt ?
10pdt + 200 = 1000
10pdt + 200 – 200 = 1000 – 200
10pdt = 800
(10pdt)/10 = 800/10
Pdt = 80 g
10 pomme
de terre
(10pdt)
2) Unités de mesure & conversions
Grandeurs
Unités
Sous multiples
Longueur
m
1 km = 10 hm = 100 dam = 1000 m
1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm,
etc…
Surface
m2
1m2 = 100 dm2 = 10000 cm2, …
Volume
m3
1m3 = 1000 dm3 = 1000 l, …
Masse
kg
1 kg = 1000 g, …
Pression
Pa
(Pascal)
Conversions
1 dm3 = 1 l
1 bar = 100 000 Pa
1 bar  1kg/cm2
1 bar  760 mm de Hg
3) Règle de trois
Exemple:
quelle est le poids d’un bloc de 12 l contenant 2400 l d’air sachant qu’il pèse 15 kg à
vide et sachant qu’1 litre d’air pèse 1,29g ?
1 litre  1,29g
2400 litre 
P air ?
a  b
X = (c x b)/a
c  X?
Corps
(Kg/l)
Eau
1
P air = (2400 x 1,29)/1 = 3096 g
Eau de mer
1,03
P bloc plein  18,1 kg
Air
1,29 g/l
Plomb (Pb)
11,3
Application en plongée: variation de poids entre la fin de plongée et le début, le
lestage est donc déterminé en fin de plongée (pression bouteille en fin de plongée =
50 bar min).
P = 18,1 Kg
4) Pression
• Pression absolue (P abs):
P atmosphérique = P atm
P atm = 1 bar au niveau de la mer
Lié au poids
de l’air
P relative (bar) = Pr
Pr = Profondeur (m) / 10.
Soit 1 bar / 10 m
Lié au poids
de l’eau
1 cm
P abs = P atm + Profondeur (m)/10
Au niveau de la mer, P abs = 1 + Profondeur (m)/10
Poids de la colonne
d’eau
5) Poids apparent
Théorème d’Archimède:
Tout corps plongé dans un fluide au repos subit une force verticale, dirigée de bas en haut
dont l’intensité est égale au poids du volume du fluide déplacée.
Démonstration
Animation flash
Forme de
l’objet
Poids de la pâte à
modeler (g)
Poids du volume
d’eau déplacée (g)
Poids de l’objet - Poids du volume
d’eau déplacée (g)
Boule
39
31
+8
Barque
39
47
-8
Poids apparent (Kg) = Poids réel (Kg) - Poussée d’Archimède (Kg)
Papp = Pr - Parch
5) Poids apparent
Profondeur (m)
Poids apparent
Poussée d’Archimède
< 0 (flottabilité positive)
3
= 0 (flottabilité neutre)
> 0 (flottabilité négative)
Poids réel
5) Poids apparent
Exercice:
Un plongeur totalement équipé déplace un volume d’eau de 100 l.
Il a réglé son lest en lac (3 m), il a 6 Kg de plomb et pèse 94 Kg avec son équipement sans
les plombs.
1l d’ eau douce = 1Kg, 1l d’eau de mer = 1,03 Kg, on ne prend pas en compte le volume
d’eau déplacée par les plombs
1) son lestage est il bon en lac ?
2) son lestage est il correct en mer ? Si non que doit il faire ?
2
1
Parch = 100 x 1,03 = 103 Kg
Parch = 100 Kg
ok
Pr = 94 + 6 = 100 Kg
Il doit rajouter 3 Kg
Pr = 94 + 6 = 100 Kg
Rq: Penser à noter dans votre carnet de plongée le lestage
car il dépend de l’endroit où on plonge: lac, mer rouge, méditerranée, etc
6) Loi de Mariotte, expérience
6) Loi de Mariotte, expérience
6 m: 37,5 ml
10 m: 30 ml
6) Loi de Mariotte, expérience
30 m: 15 ml
Profondeur (m)
Volume
Pression
(bar)
PxV
0
60
1
60
6
37,5
1,6
60
10
30
2
60
30
15
4
60
6) Loi de Mariotte (PV = constante)
A une température donnée,
Pression 1 (bar) x Volume 1 (l) = Pression 2 x Volume 2
P1V1 = P2V2 = Q
Q représente une quantité de gaz et il y a conservation de cette quantité de gaz:
6) Loi de Mariotte (PV = constante)
6) Loi de Mariotte (PV = constante)
Exercice (autonomie):
Une palanquée évolue à 20 m et a reçu comme consigne par le DP d’arrêter la plongée à 50
bar. 2 plongeurs sont équipés de 12 l et un d’un 10 l.
1) Sachant que la consommation moyenne est de 20l/min et que les bouteilles ont été
gonflées à 200 bar quelle sera la durée de la plongée ?
2) Un requin au tout début de la plongée (200 bar) à 20 m effraye un des plongeurs (équipé
d’un bloc 12l) qui panique et déclenche un essoufflement! Au bout de combien de temps
sera t il en panne d’air sachant qu’il consomme 100 l/min ?
1
2
0m
P1V1 = 200 x 12 = 2400 l
P1V1 = 150 x 10 = 1500 l
V2 = 2400/3 = 800 l
T min = 800/100 = 8 min
20 m
V2 = 1500/3 = 500 l
T min = 500/20 = 25 min
6) Loi de Mariotte (PV = constante)
6) Loi de Mariotte (PV = constante)
Constitution de l’air: 79% azote et 21% (20,97%) d’oxygène, pour
simplifier on prendra 80% azote (N2) et 20% d’oxygène (O2)
1 l d’air à 1 bar
0m
PV = cste
20 m
0,33 l d’air à 3 bar
1 l d’air à 20 m (3 bar), contient 3 x plus d’azote
et d’oxygène qu’à la surface (car il est comprimé
par la pression ambiante), il est donc 3 fois plus
lourd
Application en plongée: permet d’expliquer l’essoufflement (air plus lourd), la décompression
(quantité d’azote respiré augmente avec la profondeur), la toxicité des gaz en plongée (ivresse des
profondeurs, toxicité de l’oxygène,…), …
7) Loi de Henry (Dissolution, hors programme N2)
Dissolution d’un gaz dans un liquide (passage d’un gaz dans un liquide ):
t2
t1
Le phénomène est réversible et le passage du gaz se fait toujours de la
plus forte concentration vers la plus faible:
t
7) Loi de Henry (hors programme N2)
A l’équilibre la quantité d’azote dissous dans le corps est proportionnelle à la quantité d’azote respiré
Azote respiré
0m
Azote
dissous
dans le
corps
Décompression trop rapide = risque
d’accident de décompression =
libération anarchique d’azote
Corps libère de
l’azote pendant
la remontée
20 m
Corps stocke l’azote pendant la
plongée (oxygène consommé
par l’organisme)
Décompression en
respectant le moyen de
décompression (ordi,
table)