Physique
TP – La plongée de nuit
Travaux pratiques
Durée : 45min
Situation : La plongée de nuit
Problématique :
Quel danger menace le plongeur lorsqu’il souhaite signaler sa
position en plongée de nuit ?
1- Compréhension et analyse de la situation / formulation d’une
hypothèse
1.1. Formulez des hypothèses. D’après vos connaissances en
sciences, citez quel(s) phénomène(s) pourrait expliquer cette
situation.
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1.2. Choisir un montage expérimental.
Choisissez parmi les schémas ci-dessous celui qui va nous
permettre d’étudier le phénomène physique auquel le plongeur risque
d’être confronté.
Appel 1. Faites-le valider par le professeur.
2- Expérimentation / modélisation de la situation
2.1. Réalisez le montage ci-dessous.
2.1.1. Placez le demi - cylindre en plexiglas sur le disque
gradué comme indiqué sur le schéma.
2.1.2. Branchez la source lumineuse au générateur (12 V
alternatif)
2.1.3. Allumez la source lumineuse et réglez-là de manière à
obtenir un pinceau aligné avec le zéro et passant par le centre du
disque.
2.2. Placez la source lumineuse de telle sorte que le pinceau
incident arrive au point I et que i = 25°.
Notez la valeur de l’angle r.
r = ………………….
Appel 2. Faites vérifier le montage et les valeurs des angles i
et r par le professeur.
2.3. Indiquez le nom :
du pinceau [IR) :
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de l’angle r :
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Appel 3. Réalisez l’expérimentation suivante devant le
professeur.
2.4. Augmentez la valeur de l’angle d’incidence jusqu’à
disparition du pinceau [IR).
Notez la valeur de l’angle d’incidence au moment de la
disparition du pinceau [IR). Cet angle est noté λ.
λ = …………………………
2.5. Donnez le nom de l’angle λ.
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2.6. Augmentez la valeur de l’angle d’incidence au-delà de la
valeur λ. Quel phénomène observez-vous ?
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3- Exploitation - conclusion
La deuxième loi de la réfraction s’écrit ainsi : n1 x sin i
= n2 x sin r
3.1. Donnez le nom des grandeurs de n1 et n2.
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3.2. Calculez à l’aide de votre calculatrice sin 90°.
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3.3. Lorsque l’angle d’incidence i = λ, on peut écrire que
l’angle de réfraction r = 90° donc l’expression précédente devient
n1 x sin λ = n2
Á partir de cette dernière expression, exprimez sin λ en
fonction de n2 et n1.
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3.4. L’indice de réfraction de l’eau est neau = 1,33 et celui de
l’air est nair = 1.
Calculez la valeur λ eau pour un rayon lumineux qui se propage
d’un milieu 1 qui est l’eau vers un milieu 2 qui est l’air.
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3.5. Répondez à la problématique en vous aidant du schéma
ci-dessous.
Quel danger menace le plongeur lorsqu’il souhaite signaler sa
position en plongée de nuit ?
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3.6. Vos hypothèses faites en début d’activité sont-elles
validées ? Justifiez.
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3.7.
Appel 4. Faites vérifier la remise en état de votre poste de
travail.
Lors de plongée de nuit, suivant l'angle qu'aura le faisceau
lumineux du phare du plongeur en direction de la surface, le rayon
lumineux sera perçu ou non par les personnes se trouvant à
l'extérieur sur le bateau.
Pour éviter le risque de ne pas être vu, le plongeur doit
connaître le phénomène physique qui empêcherait les personnes
présentes sur le bateau de l’apercevoir.
Nous allons étudier ce phénomène et étudier les limites pour
lesquelles le rayon lumineux du plongeur n’est plus perçu de
l’extérieur.
Matériel
Une source lumineuse et son alimentation
Deux fils de connexion
Un disque gradué
Un demi -cylindre transparent en plexiglas
Phare du plongeur
