A. Les forces auxquelles le nageur doit faire face et leur conséquence

  A. Les forces auxquelles le nageur doit faire face et leur conséquence

Dans l'eau, le nageur est soumis à deux forces, la pesanteur et la poussée d'Archimède. On parlera par la suite de la notion de flottabilité.

a/ L'effet de la poussée d'Archimède et de la force de pesanteur


     Après avoir plongé, se situant dans l'eau à une certaine profondeur, le nageur va subir une force qui va le remonter à la surface, la poussée d'Archimède.
Cette force se définie par une augmentation de la pression au niveau inférieur du corps immergé dans l'eau, celle-ci étant plus importante que celle de la partie supérieure, il en découle une force verticale vers le haut. Lorsque le corps est trop immergé en profondeur, la poussée n'a pas la même efficacité, elle est moins performante et le nageur se déplace beaucoup moins rapidement. On peut calculer la poussée d'Archimède à l'aide de cette formule :

On peut également la calculer à l'aide de celle-ci :

tableau archimède 2

Cette poussée est opposée à une force, la force de pesanteur qui correspond au poids.
Cette force va faire couler le nageur, elle est verticale de haut en bas et, est donc opposée à la poussée d'Archimède. Voici sa formule :

tableau pesanteur


Ex: Si un homme pèse 70kg, la constante de pesanteur étant à peu près égale à 9,81 newton par kg, sa pesanteur est de 70x9.81=686,7N de même la poussée d'Archimède est de 70x9.81=686,7N
Ces deux forces possèdent alors la même valeur.

     Lorsque le nageur est allongé sur l'eau, ces deux forces n'ont pas le même point d'application même si celui-ci est proche. La force de pesanteur s'applique au niveau du centre de gravité qui est en générale chez l'homme vers la 5ème vertèbre lombaire tandis que la poussée d'Archimède, s'applique elle, au niveau du centre géométrique qui est vers la première vertèbre lombaire. 

schéma forces


     La poussée d'Archimède et la pesanteur n'étant pas alignées, la réunion de ces deux forces tendent à ramener le nageur à un équilibre vertical c'est ce que l'on appelle couple de redressement, on peut alors parler de flottabilité.

b/ la flottabilité

     La flottabilité est la capacité à flotter. C'est la résultante des deux forces que nous venons d'étudier, à savoir l'apesanteur et la poussée d'Archimède. Elle dépend non seulement de la densité du nageur, mais aussi de la densité de l'eau. Il est vrai que plus un corps est dense, plus il aura de difficultés à flotter. En revanche plus le milieu est dense (exemple : eau salée) plus le corps en question aura de facilité à flotter. Pour diminuer sa densité il suffit d'augmenter le volume de son corps en inspirant.
On calcule la densité grâce à la formule ci-dessous.

tableau densité

     Il est important de préciser que la flottabilité est due à plusieurs caractéristiques comme l'âge, le sexe, la composition corporelle, la répartition de la masse osseuse, de la masse musculaire, de la masse grasse sans oublier le facteur ethnique.
On peut néanmoins effectuer un test de flottabilité pour mesurer son niveau de flottabilité. Il suffit de se placer verticalement dans l'eau de mettre les bras le long de son corps, d'effectuer une inspiration forcée et on regarde ou se situe le niveau de l'eau.

schéma flottabilité

 

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