Transcript Poids Réel

Aspects physiques appliqués à la plongée
Le principe
d’Archimède
« allez mon grand, c’est l’heure du bain »
Radiographie de la célèbre baignoire
Comité Départemental du Val de Marne – Marc TISON – Moniteur Fédéral 2ème degré
Sources
Le subacquatique – Claude Arzillier dit « Tonton »
Introduction aux métiers de plongeur
Le principe d’Archimède
Savant grec (Syracuse, 287 av. J.-C. - id., 212 av. J.-C.), fondateur de l'hydrostatique
Le principe
Le Roi de Syracuse, HERION, ayant des doute sur l’honnêteté de son orfèvre pensait
que sa couronne était en alliage et non en or pur. Il chargea ARCHIMEDE de faire la
preuve de la fraude.
Après moult cogitations, c’est en prenant son bain qu’il
vit le moyen de résoudre son problème.
En effet, plus il rentrait dans sa baignoire, plus le niveau
d’eau montait.
Il sortit dans la rue en criant « Euréka » (j’ai trouvé).
Le principe d’Archimède
Mise en évidence
http://www.plongee-ripoll.com/html/05_Archimede/iframe_archimede.htm
Les pesées d’Archimède :
La couronne est tenue par un fil sous un plateau de la balance. En chargeant l’autre
plateau pour obtenir l’équilibre Archimède en détermine le poids. Ensuite il place un
récipient (contenant de l’eau) sous le plateau de la couronne, jusqu’à ce que celle-ci
soit complètement immergée.
Le plateau coté couronne monte.
………..Il sait maintenant que la couronne s’est allégée du poids de
l’eau dont elle a pris la place.
Le principe d’Archimède
Il lui suffit alors, gardant toujours la couronne immergée, de charger le plateau côté
couronne pour, à l’équilibre, obtenir ce poids d’eau.
Ne lui reste qu’à transformer ce poids en volume d’eau.
Avec nos unités actuelles par exemple :
 1litre = 1dm3 = 1000 cm3 d’eau douce pesant 1000 grammes
 si l’équilibre est obtenu suite à un rajout de 400 grammes
 la couronne mesure 400cm3.
Un litre d’or pesant 19,3 kg, un volume V pèse V fois plus. Si Pd et V désignent
respectivement le poids et le volume de la couronne : Pd = 19,3 x V  7,72 kg
Le problème revient donc, pour vérifier, à trouver le Poids et le Volume, puis à s’assurer
que la division du premier par le deuxième donne bien 19,3.
Si la couronne avait pesée 5,2 kg pour 400cm3, alors d=13 et ce n’est pas de l’or pur.
Principe
: Tout corps plongé dans un fluide déplace un volume égal à son volume et reçoit une
poussée verticale de bas en haut égale au poids du fluide déplacé
Le principe d’Archimède
Définition
La notion de poids est remplacé sous l’eau par par celle de « poids apparent » qui est
égal au poids de l’objet diminué de la « poussée »
Poids apparent = poids réel - poussée
Deux forces antagonistes (poids réel
corps immergés.
Il existe trois types de
flottabilité :
Le poids réel inférieur à
la poussée, le corps
immergé remonte, la
flottabilité est
positive, le poids
apparent est négatif
et poussée
) détermine l’équilibre des
V = volume P. = Poids réel
V=2l
1
P = 1 kg
Poids
Apparent
- 1kg
Poids
réel
Poussée
d’Archimède
Le principe d’Archimède
Le poids réel est égal à la
poussée, le corps
immergé reste en
équilibre, la
flottabilité est nulle,
le poids apparent est
nul.
Le poids réel est supérieur à
la poussée, le corps
immergé copule, le
flottabilité est négative,
le poids apparent est
positif.
2
V=2l
P = 2 kg
équilibre
P.
3
P.A.
V=2l
P = 3 kg
P.A.
Poids
Apparent + 1kg
P.
Le principe d’Archimède
La densité
La densité est le rapport de la masse d’un corps solide
ou liquide à la masse d’eau pure (t° de 4°C) occupant
le même volume
Volume
identique
Densité du fluide (d) Eau douce = 1
Eau de mer = de 1,01 à 1,04 (en salinité moyenne)
Mer Baltique  1,01 à 1,02
Océan atlantique  1,034
Mer Méditerranée  1,037
Mer Rouge  1,04
Mer morte (-400m d=1,3)
Densité
moléculaire
différente
Ex: volume de 10 litres x 1,01 = poussée de 10,1 pour un autre fluide = 0,95 x V 10 l. =
poussée de 9,50
On multiplie toujours le Volume par la densité
Vxd
Poids apparent = Poids Réel – (Poussée d’Archimède x d)
Le principe d’Archimède
Application
Exemple :
1 bloc de béton ( L = 0,80 m – l = 0,50m – h = 0,25m)
de 260kgs (poids réel)
Rechercher sa densité et son poids apparent dans l’eau de mer d = 1,02
Volume du bloc = 0,80 x 0,50 x 0,25 = 0,100 m3 ou…..100 litres
Densité (d) = Poids Réel….260 kg / volume….10 litres = d 2,6
Le bloc déplace 100 litres d’eau de mer et reçoit une poussée de : 100 x (d) 1,02 = 102 kg
Son poids apparent est : 260 – 102 = 158 kg
Le principe d’Archimède
Conséquences et application à la plongée
Le plongeur immergé reçoit lui aussi une poussé égale au poids du volume de fluide
(d’eau douce ou salée) déplacé.
Cette poussée diminue d’autant son propre poids et celui de son équipement.
En effet, le corps est protégé contre le froid par un vêtement isothermique qui lui assure
la flottabilité d’une bouée, ce qui nécessite le port d’une ceinture de lest.
Arrivé à l’équilibre, le plongeur peut s’affranchir plus facilement de sa condition de
corps flottant et peut évoluer sans faire trop de mouvements…en apesanteur.
On notera également
Le poumon ballast
Le canard
Le phoque
Le mannequin
Le parachute ascensionnel – le gilet
….les glaçons dans le pastis