Physique Chimie

Exercice 1

Un plongeur en apnée se trouve dans la mer de telle manière à ce que son tympan T soit situé à une profondeur h par rapport à la surface de la mer.

Donner le nom et le symbole de l’unité de pression dans le système international.

Le pascal (symbole : Pa) est l’unité SI (Système international d’unités) de contrainte et de pression. Il tient son nom du scientifique Blaise Pascal. Les équivalences sont : 1 013 hPa = 1,013 bar ≈ 760 mmHg

Quel est le nom de l’appareil mesurant les pressions ?

Le baromètre est l’instrument de mesure qui sert à mesurer la pression atmosphérique.

Rappeler l’expression de la pression P exercée par une force pressante de valeur F sur une surface pressée d’aire S. Indiquer les unités du système international SI dans lesquelles s’expriment les grandeurs de la relation précédente.

P=F/S avec P en Pascal (Pa),F en Newton(N) et S en m^2

a) Exprimer et calculer la différence de pression PT – PM entre le tympan T et un point M de la surface de la mer supposée au repos.

Par définition, la différence de pression entre deux points A et B dans un liquide de masse volumique ρ s'exprime par : P = PA−PB = ρ g h où g est l’intensité de la pesanteur et h la différence d’altitude entre A et B.

Donc entre le tympan T et un point M de la surface, on a une différence de pression de :

P_T-P_M=ρ g h

avec ρ la masse volumique de l^' eaude de mer,

g l^' intensitéde la pesanteur

h la profondeur de plongée

et P_M la pression atmosphérique extérieure

b) Déduire de la question précédente la valeur de la pression PT qui s’exerce sur le tympan du plongeur.

P_T=P_M+ρ g h

P_T=1,01 .〖10〗^5+1,03 .〖10〗^3× 9,81 ×10=2,02 .〖10〗^5

c) Exprimer et calculer la force pressante F qui s’exerce sur le tympan de surface S=0,5.10-4 m2.

P=F/S donc F=P×S= 2,02 .〖10〗^5 ×0,5 .〖10〗^(-4)=10,1 N

Le tympan est une fine membrane qui sépare l’oreille externe au contact du milieu extérieur et l’ensemble « oreille moyenne-oreille interne ». L’oreille moyenne est un organe creux de volume très faible qui transmet les vibrations sonores à l’oreille interne. Les trompes d’Eustache, descendantes évolutionnaires des ouïes respiratoires des poissons, relient l’oreille moyenne aux fosses nasales à l’arrière du nez.

a) Rappeler la loi de Boyle-Mariotte.

À température constante, une même quantité de gaz vérifie PV = cste.

b) Quels sont les risques pour le tympan lors d’une remontée ou d’une descente brutale en plongée ?

En plongée sous-marine, la pression est plus forte. Tous les organes du plongeur tendent à suivre la loi de Boyle-Mariotte, notamment le tympan qui sépare l’extérieur de l’oreille moyenne de volume très faible.

Une remontée rapide provoquant une brutale dépressurisation et une descente rapide provoquant une brutale pressurisation, le tympan est fortement sollicité et risque d’être dégradé.

c) Quel est le rôle des trompes d’Eustache lors d’une remontée ou d’une descente brutale en plongée ?

L'oreille moyenne communique avec les fosses nasales par l'intermédiaire de la trompe d'Eustache. Généralement fermée, la trompe d'Eustache s'ouvre naturellement toutes les 2 à 3 minutes ou bien lorsque nous baillons ou encore quand nous déglutissons.

Sous

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