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Flottabilité et équilibre en plongée

Le principe d'Archimède

1. La flottabilité dans l'eau

Notre poids à tendance à nous faire couler, tandis que l'eau à tendance à nous porter. Plus le volume

est important, plus la flottabilité est forte (stab gonfflée).

On parle de flottabilité positive

lorsque l'objet flotte On parle de flottabilité négative lorsque l'objet coule

Explication : A l'immersion, tout objet (le bloc de plongée, le plongeur) doit faire sa place dans l'eau, il

déplace donc un certain volume d'eau. L'eau qui est déplacée va alors exercer une force tendant à

faire remonter l'objet vers la surface, c'est la "poussée d'Archimède". L'intensité de cette force est

égale au poids du volume d'eau déplacée.

Le principe d'Archimède

Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de ce fluide une pous sée verticale dirigée de bas vers le haut et égale au poids du volume du fluide déplacé.

Poids réel, poids apparent et flottabilité

Le poids réel d'un objet est son poids dans l'air. Poids réel = poids sur terre

Le poids ap

parent d'un objet est le poids réel auquel on soustrait la poussée d'Archimède : Poids apparent = poids réel - poussée d'Archimède

Calcul de la flottabilité :

Pour déterminer si un corps flotte ou coule, on calcule sa flottabilité. Flottabilité = Poussée d'Archimède - Poids réel

Exemple : La masse du bloc est de 15 kg, son volume est de 12 l. La poussée d'Archimède et le poids

sont deux forces qui s'opposent, le poids l'emporte ici. La bouteille immergée a un " poids apparent »

de 3kg. L'objet coule.

Eau douce

500g
1l 1l

500g500g

500g

500g500g500g

1l

Poids de l'objet

Poussée d'Archimède

Cours niveau 2 - 13/12/03 - Sylvie Gauchet MF1 16105

Conclusions

si le poids réel < poussée d'Archimède : le corps flotte si le poids réel > poussée d'Archimède : le corps coule si le poids réel = poussée d'Archimède : le corps est entre deux eaux.

Les éléments qui ont tendance à faire couler Les éléments qui ont tendance à faire flotter

notre poids le bloc la ceinture l'air comprimé du bloc notre volume la combinaison le gilet l'air des poumons

2. L'influence de la poussée d'Archimède sur la flottabilité

en plongée

Le lestage

Un plongeur en combinaison équipé du bloc pèse 90 kg sur le pont du bateau. Avec tout son

équipement, il occupe un volume d'environ 95 litres. S'il se met à l'eau, il aura une flottabilité de + 5.

Cette valeur positive indique que notre homme flotte, son immersion sera difficile car il devra lutter

contre la poussée d'Archimède. Pour éviter ce problème, il se lestera avec une ceinture chargée de

6 kg de plomb.

On aurait pu penser que 5 kg feraient mieux l'affaire... Mais ce serait oublier ce qui va se passer en fin

de plongée : Quand le bloc est presque vide, il a perdu 1 kg d'air. La fin de plongée correspond au

moment des paliers. Si on est trop léger à ce moment-là, on remonte vers la surface et on n'arrive pas

à "tenir le palier".

Calcul du lestage

Les derniers paliers se font à 3 m. Il faut qu'en fin de plongée, la bouteille étant presque vide, sa

flottabilité soit nulle à 3 m. Il doit donc partir légèrement trop lourd en début de plongée. Son

équilibrage sera ensuite peaufiné à l'aide de ses poumons.

Poumons - ballast

La flottabilité du plongeur dépend du fait que les poumons sont pleins ou pas. Si le plongeur vide

complètement ses poumons, il coule. En vidant ses poumons, il diminue son volume total; il diminue

donc la poussée Archimède et augmente son poids apparent

Bouée de remontée

Lorsqu'un plongeur gonfle sa bouée, il augmente son volume sans augmenter son poids réel. La poussée Archimède augmente beaucoup et le plongeur remonte.

Parachute de relevage

Si l'on veut remonter un objet lourd du fond, il vaut mieux demander à Archimède de nous aider plutôt

que de risquer un essoufflement. On augmente donc le volume de l'objet sans augmenter son poids en gonflant un parachute.

3. L'influence de la poussé d'Archimède sur l'équilibr

e La poussée d'Archimède s'applique sur le centre du volume du plongeur tandis que le poids du plongeur s'applique sur son centre de gravité.

Dans la pratique, le fait que ces deux points soient décalés entraîne une tendance pour le plongeur

équipé de son bloc à être déséquilibré vers l'arrière lorsqu'il se tient vertical. La position horizontale

est beaucoup plus stable.

Ce déséquilibre sera particulièrement marqué lors d'une remontée assistée si les deux plongeurs

n'ont pas les mêmes gabarits ou si le gilet de l'un est plus gonflé que le gilet de l'autre. Cours niveau 2 - 13/12/03 - Sylvie Gauchet MF1 16105

4. Exercices

En position horizontale, la

poussée d'Archimède et le poids sont alignés, le plongeur est

équilibré

Poids

Poussée

d'Archimède

En position verticale,

le plongeur à tendance

à basculer vers

l'arrière

Exercice 1 :

Un objet indéformable a un volume de 6,4 litres. Sa masse réelle est de 6,5 kg.

1) Quel est son poids apparent dans l'eau douce ? Cet objet flotte-il ou non ?

Réponse : poids apparent=100g, l'objet coule

2) Quel est son poids apparent dans l'eau de mer (1litre d'eau de mer pèse 1,03kg) ? Cet objet

flotte-il ou non ?

Réponse : poids apparent=-92g, l'objet flotte

Exercice 2 :

Un récipient cylindrique fermé de surface extérieure de 2 dm² et de hauteur 5 cm est posé à plat sur

de l'eau douce. Sa masse est de 300g.

1) Ce récipient flotte-t-il et si oui quelle est la hauteur immergée ?

Réponse : poids apparent=-700g, il flotte et s'enfonce de 1,5 cm

2) Quelle masse de plomb faut-il placer pour le voir couler en

a. Plaçant le plomb à l'intérieur du récipient ? Réponse : il faut rajouter 700g de plomb dans le récipient b. Plaçant le plomb sous le récipient (1 litre de plomb pèse 11,3 kg) ? Réponse : il faut rajouter 768g de plomb sous le récipient

Pour en savoir plus : Unités

Masse : La masse représente la quantité de matière d'un corps. L'unité de masse est le kilogramme (kg). Poids : Le poids est une force verticale dirigée du haut vers le bas et dont l'intensité correspond au produit de la masse par la gravité. Son unité est le kilogramme-force (ou Newton). 1 kgF=le poids d'un litre d'eau pure à 4° au niveau de la mer.

Volumes : 1 litre = 1 dm3, 1 m3 = 1000 l

Longueur : 1 mille marin représente la distance moyenne entre deux points à la surface de la terre de même longitude et dont la latitude diffère d'un angle d'une minute. 1 mille=1852m Cours niveau 2 - 13/12/03 - Sylvie Gauchet MF1 16105quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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