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COURS THEORIQUE N1 2006/2007
LE PRINCIPE D’ARCHIMEDE
Pourquoi certains objets coulent et d’autres flottent ?
Pourquoi met-on une ceinture de plomb en plongée ?
Pourquoi est-on plus lourd au fond ?
Toutes ces questions démontrent qu’il y a une relation entre le POIDS et le
VOLUME d’un corps pour son équilibre dans l’eau.
1/ Notion de poids apparent et de poids réel.
Vous avez déjà remarqué qu’une bouteille de plongée est lourde quand on la met sur
le dos, au bord de la piscine. Elle paraît moins lourde quand on est immergé. La
bouteille paraît avoir un autre poids que l’on appelle le POIDS APPARENT par
opposition au POIDS REEL.
Le poids apparent est plus faible que le poids réel et la différence entre les deux est la
POUSSEE D’ARCHIMEDE.
Poids APPARENT = Poids REEL - Poussée d’ARCHIMEDE
2/ Enoncé du principe d’Archimède
Tout corps plongé dans un fluide, reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale,
dirigée de bas en haut, égale au poids du volume de fluide déplacé.
NOTIONS DE FLOTTABILITE
Dans l’eau, certains corps flottent, d’autres coulent ou restent entre deux eaux. Les
corps ont donc une flottabilité différente selon leur nature :
Lorsqu’un corps remonte, il a une FLOTTABILITE POSITIVE
Lorsqu’un corps coule, il a une FLOTTABILITE NEGATIVE
Lorsqu’un corps flotte entre deux eaux, il a une FLOTTABILITE NULLE
APPLICATIONS A LA PLONGEE
1/ Poumons ballast :
Vos poumons sont en fait un gros ballon d’air que vous pouvez gonfler ou dégonfler
à volonté, un peu comme une bouée. La flottabilité du plongeur dépend si ses
poumons sont pleins ou pas. Si le plongeur vide complètement ses poumons, il coule.
C’est l’application du principe d’Archimède. En vidant ses poumons, le plongeur
diminue son volume total ; il diminue la poussée d’Archimède, augmente son poids
apparent et COULE.
En remplissant ses poumons, il augmente son volume total ; il augmente la poussée
d’Archimède, diminue son poids apparent et REMONTEattention danger : la
SURPRESSION PULMONAIRE est possible si la remontée est trop rapide.
2/ Bouée de remontée (ou gilet stabilisateur) :
Lorsque le plongeur gonfle sa bouée, il augmente son volume sans augmenter son
poids réel. La poussée d’Archimède augmente beaucoup et le plongeur remonte
attention danger : la SURPRESSION PULMONAIRE est possible si la remontée est
trop rapide.
En fait, l’utilisation principale de la bouée est d’assurer une flottabilité nulle à
n’importe quelle profondeur.
3/ Lestage :
Essayez de vous immerger sans les plombs avec une combinaison en néoprène. Ce
n’est pas facile, voire même impossible de descendre sous la surface.
Le lestage doit être calculé de la manière suivante :
• Les paliers se font la plupart du temps à 3m. Il faut qu’en fin de la plongée, la
bouteille étant presque vide et en respirant normalement, sa flottabilité soit
nulle à 3m.
• Il faut donc partir légèrement trop lourd en début de plongée. L’équilibration
sera ensuite peaufinée à l’aide des poumons.
4/Variation de la flottabilité
En descendant, la pression de l’eau augmente. Le corps et la combinaison du
plongeur vont être comprimés. Leurs volumes diminuent, donc le plongeur devient
plus lourd. Si on veut éviter de faire trop d’effort en palmant, il faut gonfler ses
poumons. A une certaine profondeur, les poumons ne suffisent plus. Il faut utiliser
alors le gilet stabilisateur que l’on peut gonfler ou dégonfler à volonté grâce à l’air
comprimé contenu dans la bouteille. Attention au gilet stabilisateur qu’il faut penser à
vider au fur et à mesure de la remontée, sinon on devient de plus en plus léger et
remonte comme un bouchon de liège.
5/ Parachute de relevage
Lorsque le plongeur professionnel remonte un objet lourd du fond, il demande à
Archimède de l’aider plutôt que de risquer un essoufflement en faisant des efforts. Il
utilise un parachute, attaché à l’objet, pour augmenter son volume sans augmenter
son poids réel.
ARCHIMEDE : L'HISTOIRE
Archimède était un grand savant grec de l'antiquité. Grâce à ses découvertes
dans le domaine de la physique et des mathématiques, la science progressa
énormément. Mais quelle est la vie d'Archimède et quelles sont ces
découvertes ?
Statue du
National Museum de Naples
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Biographie d'Archimède
Archimède, né vers 287 av. J.C, à Syracuse, en Sicile, était selon ses propres dires, le fils de l'astronome Phidias. Il fut très rapidement influencé
par l'école, et après avoir séjourné à Alexandrie, où il rencontra Eratosthène, il s'installa définitivement dans sa ville natale, à Syracuse. Il débuta
avant tout comme géomètre avant de s'adonner à l'étude de certains phénomènes. Alors protégé par le souverain, il put se consacrer entièrement à
ses recherches scientifiques, en étant mis à l'abri des soucis matériels. En 215 av. J.C., il organisa, face à l'invasion des Romains, la défense de
Syracuse lors de la guerre punique. Il fit alors construire, durant plusieurs mois, des machines de guerre. Malgré ses efforts, la ville est quand
même envahie après trois ans de siège. Archimède mourra, en 212 av. J.C., alors qu'il était en train de réfléchir à une découverte.
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Les Découvertes d'Archimède
Formidable mathématicien, il fit de nombreuses découvertes dans le domaine des mathématiques : il développa la géométrie d'Euclide (volume
de la sphère, du cylindre…) et il trouva un procédé pour calculer PI avec une très grande précision. Par son talent de physicien, il découvra le
principe du levier, à propos duquel il dit : " Donnez-moi un point d'appui, et je soulèverai le monde ! " . Sur demande du roi de Syracuse,
Archimède entrepris des recherches sur l'hydrostatique. Pendant celle-ci, alors qu'il prenait un bain, qu'il trouva la notion de poids spécifique. Ce
principe porte son nom. Enfin, il élabora, dans le domaine pratique, un planétarium pour représenter les astres et, comme précédement, des
machines de guerre.