TPE

Sujet du devoir

Bonjour je suis élève de 1 ers et dans le cadre de mon TPE j'aurai vraiment besoins d'aide au plus vite
Je vous explique la situation mon tpe traite des nouvelle combinaison en natation ceux fait a partir de polyhuretane , j'ai déjà réalise une parti de tpe seulement le problème c'est que mon prof n'est pas convaincu par se que j'ai réalisé i il me dit qu'il y a des erreurs pourtant je ne voit rien de particulier svp pouvez vous lire la partir que j'ai réalisé qui se trouve ci dessous , et m'aporté des informations manquante ou me corrigé les information erroné , merci d'avance

Où j'en suis dans mon devoir

LES FORCES
A /
Poussée d’archimede
Tout corps plongé dans un fluide a une certaine profondeur va subir une force qui va le remonter à la surface, la poussée d'Archimède.
Cette force s’exerce verticalement sur le nageur .
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 donc une force verticale
Si la densité du corp est inférieure à celle du fluide, l'objet remonte
Si la densité du corp est égale à celle du fluide, la résultante est nulle,
Si la densité du corp est supérieure à celle du fluide, l’objet est dirigée vers le bas
Lorsq’uon nage le corps humain est plus léger que l’eau, en particulier grâce aux litres d’air qu’il contient. Grâce à la poussée d’Archimède, le corps Du nageur ne pèse plus que 10% de son poids . La poussé d’achimede s ‘exerce pour un nageur vers la première vertèbre lombaire soit la partie du corp la plus volumineuse .Lorsque le corps est trop immergé en profondeur la poussée n'a pas la même efficacité, elle est moins performante car sa densité atteind alors celle du milieu ambiant et le nageur se déplace beaucoup moins rapidement. On peut calculer la poussée d'Archimède à l'aide de cette formule :

Pa = Ro.V.g
Pa= La poussée d’archimede en newtons (N)

Ro= La masse volumique du fluide déplacé en mètre cube (m²)
(kg/m3)
g=l'intensité de pesanteur en Newtons par kilogrammes (N/kg).

Le poids

Sur Terre, chaque objet est soumis à son poids qui le maintient au sol ou tend à l'y ramener se phénomène est du a la somme de toute les forces que subit un corp et a
la rotation de la Terre sur elle meme,
En natation la répartition du poid joue sur la vitesse du nageur car plus la porportionalité entre le poids du nageur et sa taille est minime plus il aura tendance a couler exemple un inidividu mesurant 1m80 pour 77 kg sera plus handicaper q’un individu ayant le même poids mais lui mesurant 1m93 , le premiere individu aura plus tendance a couler du fait que son poids est repartie dans une un corp plus petit que le deuxième individu
Dans une competiton de natation cette force peut donc jouer positivement ( meilleur glisse pour un certain nageur car moins de frottement avec l‘eau du fait que le nageur coule moins il est donc plus avantager q‘un autre du fait de son poids ou de la répartition de son poids )mais elle peut aussi être un handicape ( le nageur coule plus et subit plus de frottement avec l’eau q’un autre nageure donc source de frainage)
C'est donc pour conclure la force qui tire le nageur vers le fond de la piscine.
.Quel que soit le corps, le rapport du Poids (P) à sa masse (m)
est identique et noté g : P = m *g

Portance hydrodynamique
La portance hydrodynamique est la force qui propulse le nageur
La force de portance qui permet au nageur de se propulser est la combinaison de deux actions: l’action des bras et des jambes qui par un grand balayage induit un mouvement des mains et des pieds , et celle des mains et de ses pieds , qui travers des angles d’appui particulier : les angles d’attaques et par rapport a leur sens de déplacement .
Les bras et les jambes par le mouvement qu’ils induisent sont donc le moteur du nageur.
Avec une bonne orientation de ses appuis et mouvements la portance qu’il crée va lui permettre de se déplacer

-La Résistance de Traînée
C’est une résistance soit une contrainte physique pour le nageur qui est à la foi, liée à la morphologie du nageur, a la forme de son corps au cours de son déplacement et à sa
vitesse. Cette force a deux composantes :

A/La résistance de remous
C’est une résistance liée au positionnement du nageur et au type de nage utilisée
EXPLICATION:Les écoulements laminaire( c’es a dire les écoulement régulier qui ne présente pas trop de variations spatiales et temporelle ) sont détruit durant le passage d’un nageur car les lignes de courant qui se heurtant a un corps immergé subissent de grande changement de direction et de vitesse Les molécules rebondissent dans toute les directions , percutant les lignes de courants proches les rendant elles -mêmes turbulente
Ceci créera des micro tourbillon invisible a l’œil nu , les écoulement laminaire seront détruit et remplacer par les ecoulemnt dit turbulents . Les micros tourbillons créeront un effet d’aspiration derrière le nageur seront une gene pour sa progression car il y aura un moins bon rendement moteur des battements de pieds par rapport aux mouvement des bras
Les mouvement des bras et des jambes occupent plus ou moins d’espace ,la forme plus ou moins profilée du nageur a donc une grande importance il doit orienter son corp afin de réduire au maximum les tourbillons ,de telle sorte que tous ses contours aillent progressivement en diminuant vers l'arrière, tandis qu'il présente la surface la plus petite possible à l'eau devant lui . Le but est de reduire au maximum la traînée de remous
On le voit par exemple dans les coulées : une position mains jointes devant permet de réduire les résistances et d'aller plu loin.

Pour limiter cette résistance, il faut donc:
• être bien profilé dans les coulées ,
• être toujours le plus allongé possible en essayant de se grandir en permanence.
• avoir une bonne coordination en évitant par exemple d'ouvrir les bras en brasse tant que les jambes n'ont pas fini leurs mouvements

A/ La Résistance Frontale : La Résistance frontale est la résistance qui survient lorsque le corps est trop bas dans l'eau, produisant une grande surface qui pousse sur l'eau dans la direction opposée du mouvement vers l'avant
il dépend de la surface que le nageur oppose à l'avancement. Pour se la représenter, il faudrait imaginer des projecteurs derrière le nageur, plus l'ombre projetée sur le mur serait grand et plus la résistance frontale serait impoRTANTE


Ces deux phénomènes sont entièrement liés. Pour réduire cette résistance à l'avancement, il faut essayer de trouver la position la plus horizontale possible en rapport avec la technique de nage utilisée. C'est le but premier du gainage de la combinaison. Maintenir le corps du nageur dans une position la plus hydrodynamique possible c‘est a dire de façon a se que la tête soit ni trop rentrée , nit trop relevée pour limiter les résistances .



Traînée de vagues
Lorsqu‘un corps se déplace a la surface c‘est a dire entre deux milieu l‘eau et l‘air, Son déplacement plus ou moins importantes en fonction de sa vitesse, de sa forme, des mouvements latéraux et verticaux. crée une zone de turbulence (c’est a dire une zone dans la quelle le nageur ne suit pas l’évolution générale du flux moyen ) cette zone de turbulence provoquera des vagues rappelons le Une vague est une onde qui se déclenche en raison d’un contact entre deux fluides , en l’occurrence l’eau et l’air
Deux type de vagues s’opposent au nageurs
La vague s’opposant a l’avant du nageur est apeller vague frontale cette vague s’exercent a l’avant du nageur peut être un atout mais aussi un handicape cette vague fait
Gonfle l’eau an niveau de la tête mai creuse l’eau au niveau du menton , le nageur peut s ‘en servir pour y placer sa respiration , elle aura donc pour conséquence moins d ‘effort de rotation pour l’inspiration
Mais c’est aussi un handicape la vague devant le nageur s’opposent c’est un obstacle qu’il va devoir traverser et qui va le freiner
Les vagues s’exercent a l’arrière du nageur se nome Les vagues de queue ces vagues représentes les même effets d’aspiration que la résistance de remous

Traînée de frottement
Le frottement entre la peau du nageur et l'eau fait que le nageur entraîne avec lui quelques molécules d'eau. Ces molécules entrent en collision avec d'autres immédiatement en avant d'elles et rebondissent dans des directions aléatoires. Ces molécules pénètrent dans les flux adjacents provoquant une turbulence qui va en s'élargissant et qui augmente la traînée.
Les principaux facteurs qui influencent l'importance de la traînée par frottement que subissent les nageurs sont : leur surface de frottement, leur vitesse et Les caractéristiques de leur surface corporelle. Les nageurs ne peuvent pas influencer leur surface corporelle ; ils ne peuvent jouer sur leur vitesse qu'en choisissant le bon train dans la partie initiale de la course. Celle-ci signifie que la seule possibilité de réduire significativement leur traînée de frottement est de régulariser la surface de Frottement .

Les résistances pour des nageurs de niveaux differents

Chez un debutant
Il a tendance à nager verticalement (position terrestre), le problème essentiel est de réduire la surface que présente l'objet au fluide.
et de nager horizontalement ;
Chez le débrouillé
La position horizontale est acquise et la vitesse est plus importante, le travail de la forme pour réduire les résistances est nécessaire.
Chez l’expert
On travaille la propulsion, le gainage du bassin, l’alignement dans l’axe. On équilibre les courses.

C/hydrophobe ou lipophiles

Un composé est dit hydrophobe ou lipophile Quand il est soluble dans lescorps gras, mais insoluble dans l'eau. Un composé hydrophobe, n'a pas la capacité de créer des
liaisons hydrogène avec les molécules d'eau. Il est aussi souvent apolaire, ou de faible polarité, ce qui signifie qu'il ne peut pas faire d'interactions avec l'eau, de type dipôle permanent( Rappelons le Un dipôle permanent c'est une molécule qui a une polarité qui est toujours présente quel que soit son environnement par exemple CO2 est un dipôle permanent)
l'eau étant très polaire, elle cherche à interagir avec des molécules polaires En effet, la solubilité d'un composé dans un solvant dépend de manière générale des interactions qu'il peut avoir avec le solvant. Un composé hydrophobe est donc un composé qui ne peut pas interagir physiquement avec l'eau. Il est alors généralement plutôt soluble dans les solvants organiques, comme l'acétone, les hydrocarbures légers, avec lesquels il peut faire des interactions de Van der Waals C’est a dire une interaction électrique de faible intensité entre atomes et molécules

En conclusion un matériaux hydrophobe est un matériaux rejetant l’eau , Ce matériaux serait très pratique en natation car il permettrai de reduire les traînée de frottement , rappelons synthétiquement : durant les traînées de frottement des molécules d’eau sont entraînée par le nageur du fait du frottement entre sa peau et l’eau ,ceci entraîne un frein pour le nageur , un matériaux hydrophobe permettrai au nageur d’augmenter sa vitesse car le matériau hydrophobe ne peut pas interagir avec l’eau .

Exemple du savon
Au niveau moléculaire, le savon se compose de molécules dites" bipolaires", contenant des ions carboxylates qu’ on peut ranger en deux groupes :
- celles formées par un groupe polaire hydrophile, c’ est le groupe _COO porteur d’ une charge électrique négative.
- et celles formées par un groupe hydrophobe mais aussi lipophile c’est à dire non polaire et soluble aux substances organiques, avec une chaîne carbonée R provenant de l’ acide gras et dont le nombre d’ atomes de carbone est en général élevé .
Dans la composition du savon, l' huile apporte la partie hydrophobe( ou non polaire) et la soude apporte la partie hydrophile (ou polaire)


La flotabilité

La flottabilité du corps humain dépend de la densité du milieu et du sujet. Par rapport a son poids et a son volume.
Plus les masses osseuses et musculaires de l’individu sont importantes et plus le volume de gaz maximum contenu dans les poumons et les voies respiratoires est faible , donc plus sa capacité respiratoire est faible et moins il flotte
La plupart des individus flotte en inspiration forcée Les femmes ont plus de graisse et flottent mieux que les hommes (22% contre 15%)Si les femmes ont plus de graisse elle sont forcement constitué de moins de muscle , or plus on a de muscle moins on flotte
deux forces rentrent en compte dans l’eau, la force de pesanteur et la poussée d’Archimède. La force de pesanteur c’est P = m X g (g=gravité), elle est appliquée au centre de gravité de l’objet ou du corps, elle est verticale. Dans le milieu aquatique, la poussée d’Archimède intervient.
Tout corps plongé dans un liquide subit de la part de ce liquide, un poussée opposée au poids du volume de liquide déplacée Elle est dirigée vers le haut
Si un individu pèse 70 kg et a un volume corporel de 73 L alors la poussée d’archimède est de 73kg, le volume de la partie émergée est égale à la différence entre la poussée d’archimède et le poids corporel.
Dans l’eau salée qui est plus densse , (l’homme subira une poussée d’archimède de plus de 73kg et flottera beaucoup plus.
Niveau de flottaison du nageur
Il existe un test de flottaison, un système de repérage sur le visage (0 à 7) informe sur la flottaison. Le nageur sera en inspiration forcée puis bloquera en position verticale et statique.
En expiration forcée, tous les individus coulent.

Comment peut t-on améliorer notre flotabilité ?
Un nageur normalement constitué doit accepter de conserver une grande partie du corps immergé pour bien flotter, les caractéristiques morphologiques comme le poids, la densité, des os, des muscles sont différents selon les individus (certains flottent mieux que d’autres) mais en soufflant dans l’eau de manière importante, tout le monde coule. Il faut donc adopter un comportement particulier pour bien flotter, immerger une vaste partie du corps et conserver un grand volume d’air en inspirant.
Une mauvaise flottabilité signifie que le nageur ne sera pas un bon dossiste ni bon en demi-fond mais pourra être un bon sprinteur.
Pour bien flotter, il faut un grand volume immergé et conserver une inspiration forcée.
Lors de l’apprentissage de coulée, on ne donnera pas de consignes respiratoires.



je me suis aretté a cette partie