TPE La Plong e Sous Marine

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BELAID Nada / PUECH Paco / RUBINO Félix La Plongée sous-marine Thème : Avancées scientifiques et réalisations techniques En quoi la profondeur est-elle un danger pour le plongeur ? Années scolaires 2014/201 5 Sommaire : or 14 Introduction : «pourq i Sni* to plongeur » l. L’histoire de la plon ?. st e un danger pour le 1. De l’aube de l’humanit la naissance du scaphandre 2. Du scaphandre à la plongée moderne 3. Plongée moderne a) Plongée d’aujourd’hui Plongée en apnée b) Plongée en scaphandre autonome Il. pression 1 .

Différentes pressions a) Pression atmosphérique b) Pression hydrostatique c) Pression absolue . Seuil de pression 3. Courbe de sécurité a plongée Ill. L p. 13 notre sujet de TPE. A Iheure actuelle, nous savons tous que la plongée est à la fois formidable, mais aussi dangereuse, si on ne maitrise pas certaines aptitudes. Nous nous sommes ainsi posé la question suivante : pourquoi la profondeur est-elle un danger pour le plongeur ? l. L’histoire de la Plongée L’histoire de la plongée commence à l’antiquité et connait de nombreux perfectionnement décisif à partir du XVIIIe siècle. ) De l’aube de l’humanité à la naissance du scaphandre Les Egyptiens décoraient leurs temples de

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coquillages et des acres à l’antiquité c’était les premières preuves d’activité sous- marine. Au XIe siècle, Homère mentionne déjà les plongeurs Troyens qui plongeaient pour couper les amarres des navires. Exemple, cité Le philosophe grec Aristote, au Ve siècle avant notre ère, parlait déjà dans ses écrits des trompes d’éléphants et des cloches utilisés par les plongeurs pour rester dans l’eau. Plus tard, au XVIIe siècle, le physicien italien, Borelli permet de grandes avancées.

Il développe un sac de cuir gonflé d’air comparable à un poumon artificiel ainsi que les chaussons palmés. Les premières pal PAGF unedrome de cuivre rattaché a un habit de cuir qui est relié à un réservoir permettant la respiration du plongeur. Un prototype de scaphandre voit le jour ! 2) Du scaphandre à la plongée moderne Klinger révolutionne la plongée et invente en 1797 le scaphandre. Cette tunique de peau étanche est associée à du lest et à un casque à hublots relié à 2 tuyaux pour l’admission et l’expiration dair.

II permet de marcher quasiment sur reau. En 1902, une compagnie allemande, Draeger invente le système de deux bouteilles d’air comprimé que le plongeur raîne sur son dos. Elle recycle l’air du casque en passant par les bouteilles. NAISSANCE DE LA PLONGEE MODERNE 3) Plongée moderne Le premier vérltable scaphandre a été élaboré en 1915. Il était composé d’un casque couplé à deux tuyaux l’un pour l’arrivé dair neuf et l’autre pour la sortie des gaz expirés. Au XXe siècle, les avancées de la plongée cessent.

En 1929, le français Corlieu dépose le premier brevet pour les palmes. Les années 1930, le premier masque en caoutchouc monotive par Karamarenk (russe) ; Jacques-Yves Cousteau et Emile Gagnan de la société d’air iquide invente le détendeur moderne nommé « l’Aqualung commercialisé en 1946, c’est aussi l’invention du CRS par Cousteau pour explorer et découvrir les fonds marins. 12 gazeux d’un détendeur qui délivre l’air à la juste pression selon la profondeur d’un manomètre pour surveiller la pression d’un melange gazeux Il.

Pressions 1) Différentes pression . Les objets ont une force : leur poids Force : toutes causes pouvant modifier l’état de repos d’un corps. Plus la farce est importante, plus la pression est forte sur une même surface. PRESSION = force sur une surface donnée Exemple: 1000 KG/ 100 cm2 = 10 bars Application Chiffrée: 2 température diminue brusquement lorsque l’on plonge la canette dans l’eau, se condense en partie lors du refroidissement. La pression à Pintérieur de la canette diminue fortement par rapport à la pression atmosphérique.

L’égalisation des pressions par montée de l’eau dans la canette est un phénomene lent car l’ouverture est de taille réduite. On observe donc l’écrasement des parois métalliques car la pression extérieure est très supérieure à la pression intérieure. b) La pression Hydrostatique: Intitulée aussi pression relative, c’est le poids de l’eau. Exemple: Soit une colonne d’eau de 10 mètre de hauteur sur 1 cm2 contenant un litre d’eau. II itre – 1 kg Une colonne de 10 mètres sur 1 cm2 contient un litre d’eau et pèse 1 kg. Ily a donc 1 bar de pression sur 1 cm2. ) La Pression Absolue: PAGF s OF est dîtes profonde à partir de 18m de profondeur. Au delà de 60m on dit qu’elle est à grande profondeur : il faut utiliser un mélange gazeux autre que l’air car la limite psychologique de la plongée à pair de 66m ensuite, les d’oxygène dans l’alr comprimé des bouteilles devient toxique pour le corps humain. pour ce type de plongée, il est nécessaire de faire une solide ormation et une très grande préparation, en termes de matériel, de calcul de proportions de gaz, planification de la plongée etc.

Variation du volume de l’air en fonction de la pression donc de la profondeur : profondeur Pression Volume dair Densité de l’air Om (=Opieds) bar lom (=33pieds) 2 bars 20m (=66fDieds) 3 bars x3 Born (=99pieds) 4 bars 1/4 Ill. La plongée 1) Le matériel de plongée 6 2 humain augmente jusqu’à atteindre le niveau de saturation. (A la surface, les muscles, os, cerveaux, etc… Contiennent un niveau d’azote défini que l’on appelle saturation) Lorsqu’on remonte, la ression diminue, donc le niveau d’azote diminue lul aussi.

Et c’est là que le danger survient. Si on ne remonte pas assez lentement, des bulles se forment dans le sang car l’azote cherche à sortir le plus rapidement possible. C’est un peu comme une bouteille de soda qu’on a agité. Il faut laisser le temps à Vazote de sortir, sinon une grosse quantité de bulle se forment et provoquent des maladies de décompression. Ily a aussi les barotraumatismes. Un barotraumatisme est un accident dont la prlncpale cause est la pression ambiante. Le plus grave est la surpression pulmonaire.

Quand on plonge, de O à 10 ètre, la densité d’air dans nos poumons est doublée, à cause de la pression. Si, par malheur, on remonte sans respirer de O à 10 mètres, nos poumons doubleraient de volume. Ne pouvant pas supporter cela, ils explosent et provoquent de gros dégâts dans notre corps. IV. Les lois physiques 1) La poussée d’Archimède Tout d’abord, la poussée d’Archimède est une force que subit un corps plongé totalement ou en partie dans un fluide qui est soumis à un champ de gravité.

La force provient de l’augmentation de la pression du fluide avec la profondeur : la pression étant plus forte sur la partie inférieure d’un objet mmergé que sur sa partie supérieure, il en résulte une poussée globalement vertlcale orientée vers le haut. C’est à partir de cette poussée qu’on définit la flottabilité d’un corps Tout corps plongé dans un liquide reçoit une poussée de bas en haut 7 2 définit la flottabilité d’un corps Tout corps plongé dans un liquide reçoit une poussée de bas en haut dont Pintensité est égale au poids de l’eau déplacé.

Plus un objet déplace d’eau, plus il est repoussé vers le haut. 2) Principe de fonctionnement Quel que soit l’objet (et le fluide), la somme de toutes les forces e pression s’exerçant sur lui n’est, par conséquent, pas nulle. Elle est verticale est dirigée vers le haut. Cette poussée se calcule grâce à la formule : V * g Fa = poussée d’Archimède en Newton (N) pfluide= Masse volumique du fluide en kg/m3 V = Volume déplacé du fluide en m3 g = Intensité de l’apesanteur en N/kg Cette force est représentée au centre de gravité, appelé centre de poussée, du liquide déplacé par le solide déplacé.

Fbas>Fhaut Fa – mfluide* g Exemple Lorsqu’un homme gonfle ses poumons, il flotte. Lorsqu’un homme vide ses poumons, il coule. En gonflant ses poumons, l’homme augmente son volume ; position de la planche flotte -En vidant ses poumons, le poids de son volume équivalent en eau est inférieur à son poids coule dans l’eau Nous observons de nouveau la force exercée sur le dynamomètre Observation : Nous observons que la force exercée est différente dans les deux Explication : La poussée dArchimède est une force qui agit vers le haut, elle a lieue quand un corps est plongé dans un liquide.

En faisant cette expérience, nous avons alnsl montré que le poids plongé dans l’eau à une autre force exercé que quand il est suspendu dans le ide. ongée dans l’eau 3) La loi de Mariotte / Suspendu dans le vide Robert Boyle (1627 – 1691) énonça en 1662 la loi de compressibilité des gaz : « le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il reçoit ». En 1676, Edme Mariotte (1 620 – 1 684) compléta la loi de Boyle en précisant « à température constante ». La loi complète citée ci-dessous s’appelle donc la loi de Boyle-Mariotte.

Boyle était irlandais, Mariotte était français, c’est pourquoi cette loi est surtout connue comme « loi de Mariotte » en France. Ce phénomène est très important pour les plongeurs : nous espirons de l’air comprimé, pendant la remontée cet air va se détendre et augmenter en volume. Si on bloque sa respiration pendant la remontée, l’air contenu dans les poumons va les distendre jusqu’au point de ru ture des tissus. Cet accident très grave s’appelle la « surpres ire » et peut être évité s’exprimer de trois façons différentes !

Dans l’air il y a environ 80% d’azote et 20% d’oxygène. A la pression atmosphérique il règne environ 1 bar. La part de pression due à l’azote est proportionnelle à sa concentration dans l’air : il participe donc pour à la pression atmosphérique. On dit que la pression atmosphérique, la « pression partielle » de l’azote dans l’air est de 0,8 bar A une profondeur de 20 m, il règne une pression absolue de 3 bar, la pression partielle d’oxygène dans le détendeur sera donc 3 x 20% 0,6 bar.

On note respectivement les pressions partielles de l’oygène et de l’azote Pp02 et PpN2. Une des expressions de la loi de Dalton donne la formule de calcul de la pression partielle d’un gaz dans un mélange • Loi de Dalton – 1 PpGaz PourcentageGaz x Pabsolue Une autre expression de la pression partielle d’un gaz est : Loi de Dalton -2 Pour un volume donné, la pression partielle d’un az dans un mélange est la pression qu’aurait ce gaz s’il occupait seul ce volume.

Pour en finir avec ces énoncés, voici une dernière expression de la loi de Dalton qui découle logiquement des précédentes Loi de Dalton – 3 La pression absolue d’un mélange gazeux est la somme des pressions partielles des gaz qui composent ce mélange. La notion de pression partielle est importante pour définir les seuils de toxicité des gaz. par exemple, l’oxygène représente un danger pour les plongeurs à partir d’une pression partielle de 1,6 bar. Quand on plonge à l’air, cette valeur critique est atteinte à la profondeur de 70 m.