FLOTTABILITE I

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FLOTTABILITE
NIVEAU IV
Guy KILHOFFER
FLOTTABILITE
NIVEAU IV
PLAN
I - Objectifs
VI – Poids apparent (exercice)
II - Rappels
VII – Application à la plongée
III – Loi d’Archimède (mise en évidence)
VIII – Variation des paramètres
IV – Loi d’Archimède (énoncé)
IX – Poumon -ballast
V – Poids apparent
X – Variation de profondeur
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I – OBJECTIFS
Comprendre et adapter votre flottabilité en tant que guide de palanquée
Détecter les défauts d’équilibrage des plongeurs encadrés
Etre capable de calculer la flottabilité à partir de :
La loi d’Archimède
Des facteurs de modification de la flottabilité (facteurs physiques et matériels)
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II – RAPPELS
•
Flottabilité
– Flottabilité positive : on flotte en surface.
– Flottabilité neutre : on reste en équilibre à la profondeur où l’on se trouve.
– Flottabilité négative : on coule jusqu’au fond.
•
Loi de Mariotte
– Pinitial * Vinitial = Pfinal * Vfinal
– Le volume d’un gaz diminue quand la pression augmente (à la descente).
– Le volume d’un gaz augmente quand la pression diminue (à la remontée).
P
x
V
= Constante
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III – Loi d’Archimède – Mise en évidence
On positionne la bougie à vis dans le verre doseur vide!
On remplit le verre à 400 ml
La bougie flotte au raz de la surface, elle est en flottabilité neutre!
On retire la bougie, on lit le niveau à 350 ml
On pèse la bougie : 50g
Vol. déplacé
400 ml
300 ml
50
Conclusion :
La bougie a déplacé (400-350) = 50 ml (c’est donc son volume).
1 L d’eau pèse 1 Kg soit 50 ml = 50 g
Le poids du volume d’eau déplacé est égal au poids de la bougie!
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IV – Loi d’Archimède – Enoncé
C’est la Poussée d’Archimède.
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V – Poids apparent
Poids apparent = Poid réel – Poussée d’Archimède
Pds app = 0 : Equilibre
Poussée d’Archimède = Vol liquide x densité liquide.
Pds app < 0 : Objet flotte
Pds app > 0 : Objet coule
Poids réel = Vol objet x densité objet.
•
Nota : Différence entre masse volumique et densité
– La masse volumique est la masse d’un volume d’un litre (ou 1 dm3). Elle s’exprime en kg/l.
– La densité est le rapport de la masse volumique du corps considéré sur celle de l’eau pure. Elle est sans
unité.
– La masse volumique de l’eau pure étant de 1 kg/l, nous confondrons les deux notions par commodité.
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VI – Poids apparent - application
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Flottabilité positive : on flotte.
Flottabilité neutre : équilibre.
Flottabilité négative : on coule.
•Un nageur en maillot est naturellement équilibré dans l’eau.
•Sa combinaison en néoprène a une flottabilité positive de 4 kg (volume 6 l).
•Sa bouteille de plongée vide a un poids apparent de 2.5 kg.
•Son gilet a un poids apparent de -1 kg.
•Son détendeur a un poids de 1 kg pour un volume de 0.5 l.
 Lestage?
PArchimède =Vol déplacé x deau
Soit 6 x 1 = 6 Kg
=>
Poids
de
la
combinaison?
Pds app total = Somme de tous les poids apparents : Poids = 4 Kg
App
Poids
Nag.(0)+Combi(-4kg)+bout.(+2,5kg)+SGS(-1Kg)+dét.(+1Kg-0,5
l x 1)
App = PoidsRéel – Parchimède
•Influence de l’air de la bouteille
à la pression
atmosphérique
(1b) a une masse volumique de 1.29 kg/m3
Attention
au sens
des Flèches!!
Z L’air
Soit 
: -4+2,5-1+0,5=-2Kg
de poids
apparent…
poids de l’air de la bouteille
(12l - 200b)?
Il faut donc ajouter
un plomb
2kg
Capacité
bouteillede
= 12
x 200 = 2 400 l à 1bar
PoidsRéel= ??
-4 Kg = ?? - 6 Kg Soit
Soit2,4
?? m3
= 2 xKg
1.29 Kg/m3 = 3,1 Kg
2 Kg
=> modification de la flottabilité au cours de la plongée fonction de la
consommation d’air
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VII – Application à la plongée
Si la flottabilité apparente du plongeur n’est pas correcte, il devra compenser
Par un effort de palmage supplémentaire :
Sous-lestage 
=>palmage vers le bas
Lestage idéal 
=>palmage horizontal
Sur lestage 
=>palmage vers le haut
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VIII – Variation des paramètres
Lestage d’un caisson photo de 1,5 dm3 pesant 1200g.
– avec un plomb intérieur
– avec un plomb extérieur
– dans de l’eau douce
– dans de l’eau de mer
PArchimède = Vol déplacé x deau =
= Kg
1,545 Kg
1,5L x 11,03
= 1,5
Densité du plomb 11
Densité de l’eau de mer 1,03
PoidsRéel plomb= ??
PoidsRéel caisson= 1,2 Kg
Pour que le caisson soit équilibré il faut :
PArchimède = PoidsRéel caisson + PoidsRéel plomb
Soit
1,5
1,545
KgKg
= 1,2
= 1,2
KgKg
+ ??
+ ??
LeLe
plomb
plomb
doit
doit
peser
peser
: 0,3
: 0,345
Kg soit
Kg300
soitg345 g
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VIII – Variation des paramètres
Lestage d’un caisson photo de 1,5 dm3 pesant 1200g.
– avec un plomb intérieur
– avec un plomb extérieur
– dans de l’eau douce
– dans de l’eau de mer
Parchi caisson = Vol déplacé x deau
= 1,5L x 1 = 1,5 Kg
Densité du plomb 11
Densité de l’eau de mer 1,03
Parchi plomb = Vplomb x deau =
??? L x 1 = ??? Kg
PoidsRéel plomb= ??
Pour que le caisson soit équilibré il faut :
Parchi caisson + Parchi plomb = PoidsRéel caisson + PoidsRéel plomb
Soit
1,5 Kg + ???= 1,2 Kg + ??
1,5 Kg + (Vplomb x 1) = 1,2 Kg + (Vplomb x 11)
1,5 Kg - 1,2 Kg = (Vplomb x 11) - (Vplomb x 1)
0,3 Kg = Vplomb x (11 – 1) soit Vplomb = 0,3 / 10 L
PoidsRéel caisson= 1,2 Kg
PoidsRéel plomb = Vplomb x dplomb
?? = Vplomb x 11
PoidsRéel plomb = (0,3 / 10) x 11
Soit 0,330 Kg ou 330 g
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VIII – Variation des paramètres
Lestage d’un caisson photo de 1,5 dm3 pesant 1200g.
Parchi caisson = Vol déplacé x deau
= 1,5L x 1,03 = 1,545 Kg
– avec un plomb extérieur
– dans de l’eau douce
– dans de l’eau de mer
Densité du plomb 11
Densité de l’eau de mer 1,03
Parchi plomb = Vplomb x deau =
??? L x 1,03 = ??? Kg
PoidsRéel plomb= ??
PoidsRéel caisson= 1,2 Kg
Pour que le caisson soit équilibré il faut :
PoidsRéel plomb = Vplomb x dplomb
Parchi caisson + Parchi plomb = PoidsRéel caisson + PoidsRéel plomb ?? = Vplomb x 11
Soit
PoidsRéel plomb = (0,345 / 9,97) x 11
1,545 Kg + ???= 1,2 Kg + ??
1,545 Kg + (Vplomb x 1,03) = 1,2 Kg + (Vplomb x 11)
Soit 0,381 Kg ou 381 g
1,545 Kg - 1,2 Kg = (Vplomb x 11) - (Vplomb x 1,03)
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0,345 Kg = Vplomb x (11 – 1,03) soit Vplomb = 0,345 / 11,97 L
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VIII – Variation des paramètres
Répartition des efforts
Chaque corps plongé dans l’eau a un poids apparent, leur répartition (combi,
stab, bouteille, etc…) permet une stabilité ou un déséquilibre.
Poussée Archimède
plongeur
Poids apparent SGS
Poids apparent bloc
Poids réel plongeur
Poids apparent
ceinture
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IX - Poumon-ballast
•
La variation du volume pulmonaire modifie la flottabilité
– une expiration forcée tend à faire descendre le plongeur.
– une inspiration forcée tend à faire remonter le plongeur.
•
La variation du volume pulmonaire modifie aussi l’assiette car le poumon est
situé dans le haut du corps
– une expiration tend à faire basculer le plongeur tête en bas.
– une inspiration tend à faire basculer le plongeur tête en haut.
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IX- Poumon – ballast (inertie)
La variation de profondeur n’est pas immédiate mais prend un certain temps pour
vaincre l’inertie du plongeur.
– L’inertie est plus grande quand on est en position horizontale que
lorsque l’on est vertical.
Un décalage entre la respiration et l’évolution verticale du plongeur permet de
maintenir une profondeur constante tout en continuant à respirer.
– Quand on sent une tendance à monter ou à basculer tête en haut on
expire et inversement
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X – Variation de profondeur
Modification de la flottabilité par la compressibilité des gaz
Le volume de l’air contenu dans une enveloppe souple est modifié par la profondeur.
– Plus la profondeur est importante et plus le volume est petit (Mariotte).
=> La flottabilité d’une enveloppe souple contenant de l’air est modifiée par la
profondeur.
– le poids apparent est plus important quand la profondeur augmente.
Nota : bien que contenant de l’air, la bouteille de plongée ne voit pas sa
flottabilité évoluer avec la profondeur (s’il n’y a pas de consommation d’air)
car elle est rigide.
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X – Variation de profondeur
Ecrasement de la combinaison
– une combinaison en Néoprène est une mousse contenant des bulles d’air pour
assurer l’isolation thermique.
– Sous l ’effet de la pression due à la profondeur les bulles d’air s’écrasent ce qui
modifie le volume de la combinaison.
– => plus le plongeur descend et plus son poids apparent est important.
– => accélération de la vitesse avec la profondeur à la descente.
=> Pour compenser cette variation de flottabilité : Système Gilet Stabilisateur (SGS).
Le gilet comme le poumon permet une modification de volume cependant :
– le poumon se remplit et se vide plus vite!
– son volume est ajusté plus précisément!
=> le poumon doit toujours être utilisé en premier!
– Si on veut augmenter son volume, on commence par une inspiration forcée et si
cela ne suffit pas, on gonfle le gilet.
En cas de sur-gonflage du gilet, il est alors possible de vider un peu d’air des
poumons.
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XI - Gilet stabilisateur et poumon - ballast
A la descente
Poumon
Gilet
Les poumons et le gilet sont vides pour
forcer la descente
Les poumons sont remplis
pour ralentir la descente
Le gilet est rempli pour
interrompre la descente
La stabilisation est affinée
avec le poumon ballast
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XI - Gilet stabilisateur et poumon - ballast
A la remontée
Gilet
Poumon
Et ainsi de suite…
Quand le volume du poumon ne peut plus diminuer, le gilet est purgé.
Une inspiration permet de maintenir la vitesse de remontée.
Le volume du gilet augmente avec la baisse de pression.
Une expiration permet le contrôle de la vitesse de remontée.
Une inspiration forcée déclenche la remontée.
Au fond, la flottabilité est neutre avec une respiration sur volume courant.
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MERCI pour votre attention!
Bon stage!
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