Rappel : notation de forces :

- en direction  - intensité ( taille, longueur) - point d'application

Deux principes travaillent toujours ensemble pendant la plongée, la poussée d'Archimède et la relation pression/volume de Mariotte.

A nous de les connaître afin de profiter de leurs effets ou de limiter leur action.

Objectif de ce cours : être capable d'expliquer les gestes améliorant le phoque, la gestion de la stab, le poumon ballast, le lestage, etc… et donc la plongée.

1. Les pressions                   

a. Mise en évidence et définition

- poids de l'air sur notre corps ?… l'air est léger, on est habitué.
- poids de l'eau sur notre corps ?… l'eau est assez lourde, 1l = 1 kg, en plongée on est soumis à des hauteurs d'eau, 10m sur 1 cm² de peau donne une pression, une force sur une surface, exprimée en kg/cm² ou bar            

b. applications               

pression ambiante : à 15 m : ……….                à 24m : ……….                     à 3m : ……….

2. la poussée d'Archimède                

(-287 Syracuse –212 Syracuse Sicile )

a. Notre vécu                

            - trop léger en surface, difficulté à couler
            - trop lourd, collé au fond
            - trop léger près de la surface, remontée involontaire
            - c'est pire en mer…
            - le matériel de plongée est très lourd. mais une fois dans l'eau on l'oublie

  que se passe-t-il ?

 b. Mise en évidence : la balance, instrument d'égalité et de définition.                

c. application à la plongée                     

Cette poussée dépend uniquement du volume de l'objet immergé et de la nature du liquide. pas de la profondeur.
En mer, la poussée est plus grande qu'en lac.

On définit trois différents états de flottabilité, selon que le poids de l'objet immergé est plus important, égal ou plus petit que la poussée d'Archimède :      
                                                                                - la flottabilité positive
                                                                                - la flottabilité négative
                                                                                - la flottabilité neutre

 • La combinaison :                                                            

Une fois équipé de sa combinaison, le plongeur éprouve des difficultés à s'immerger. En effet, sa combinaison augmente son volume et le fait donc flotter en rendant son poids inférieur à la poussée d'Archimède. Pour faciliter ses efforts et lui permettre de descendre, il met une ceinture sur laquelle sont accrochés des plombs.
Les plombs lui permettent donc d'augmenter son poids et d'annuler l'effet de flottabilité de sa combinaison.

• La technique du poumon ballast :                                

Au cours de son apprentissage, le plongeur débutant effectue des exercices d'aisance sous l'eau. L'un d'eux s'appelle le poumon ballast.

Le plongeur utilise son volume pulmonaire pour monter ou descendre dans l'eau :

- Pour monter, un plongeur gonfle ses poumons, ce qui augmente son volume et donc la poussée d'Archimède.
- Pour descendre il vide ses poumons, ce qui diminue son volume et donc la poussée d'Archimède.

• le phoque :

- sortir de l'eau diminue le volume du corps dans l'eau donc la poussée d'Archimède

- expirer diminue le volume, donc la flottabilité, on coule… jusqu'à quelques mètres où l'on pourra reprendre une inspiration compensée par l'écrasement de la combinaison.

• Le gilet de sécurité, la stab. :                                         

Au cours de ses explorations, le plongeur utilise un gilet stabilisateur.

- Pour descendre, un plongeur vide son gilet de sécurité, ce qui diminue son volume et donc la poussée d'Archimède.
- Pour remonter en sauvetage, il gonfle son gilet de sécurité, ce qui augmente son volume et donc la poussée d'Archimède.
- Pour s'équilibrer, un plongeur gonfle son gilet de sécurité, ce qui lui permet d'être à l'état d'équilibre et de ne pas rester coller sur le fond.

• Le renflouage d'objets :                                                 

Les plongeurs professionnels tels que les Sapeurs Pompiers, la Brigade Fluviale de la Police, l'Armée,... peuvent être amenés à utiliser de gros sacs, des parachutes qu'ils gonflent d'air pour remonter un objet volumineux du fond. Une fois le parachute gonflé, l'objet a un volume total plus grand, il acquière une flottabilité positive, et remonte seul ou peut être déplacé sans effort.

Ne pas confondre avec le parachute de palier qui n'a qu'un rôle de signalisation en surface. 

3. la relation pression / volume de Mariotte        

( Edme 1620 Dijon – 1684 Paris )

a. mise en évidence                   

un ballon descendu dans l'eau perd de son volume, un ballon gonflé au fond explose en surface…

b. expression de la loi                

le produit de la pression et du volume d'un gaz sont toujours constants

soit : le produit de la pression et du volume d'un gaz dans une situation 1 est égale au produit de la pression et du volume de même gaz dans une situation 2 :

c. application à la plongée - calculs de volumes et d'autonomie  

- Combien y a-t-il d'air disponible dans une bouteille ?
- Combien de temps ce volume permet-il de respirer ?

Cela dépend … du volume de la bouteille et de la pression de gonflage.

Si 12l et 200b sont une situation, 1b et le volume d'air introduit dans la bouteille sont l'autre

Dans les calculs de consommation on considère habituellement qu'on consomme 20 litres d'air par minute, la réalité de l'effort et du stress en plongée donne des consommation bien supérieures.

situation à 30m ?

à 30 m il y a une pression de 4b

deux calculs possibles :

à 20 m : ………….                à 40 m:……………….          à 10 m : ……………

avec une 15 l  :…………………….

d. applications aux variations de flottabilité pendant la plongée

ou

 Archimède et Mariotte sont dans un bateau…et partent plonger, qui reste au fond ?

Quoi qu'il arrive Archimède et Mariotte travaillent ensemble… contre le plongeur…

- plus la pression augmente et plus son volume diminue, on coule… et plus on coule, plus la pression augmente…

- plus la pression diminue, à la remontée, plus son volume augmente, et plus on est attiré vers le haut, et plus on monte…

deux situations d'engrenage sans fin qu'il faudra maîtriser par un apprentissage rigoureux.

Une stabilisation constante au cours de la plongée nécessite de
- rajouter de l'air au cours de la descente pour conserver une flottabilité constante
- purger de l'air à la remontée pour conserver une flottabilité constante
un coup de palme, ou une inspiration ballast permet de retrouver une flottabilité positive

l'air respiré est à la pression ambiante,
- à la descente les poumons se compriment et on perd encore de la flottabilité
- à la remontée les poumons augmentent de volume, on gagne en flottabilité, mais il y a un risque de surpression pulmonaire, accident grave…!
et
Que dire d'un sauvetage faisant intervenir 2 stabs et 2 poumons…

- à la descente elle se comprime, la flottabilité diminue, et plus on descend… les plomb nécessaire au confort de l'immersion sont de trop…

- à la remontée, elle retrouve son volume, la flottabilité va en augmentant.

Le lestage devra être neutre à 3m au retour de plongée pour ne pas percer au lieu de réaliser son palier

- la remontée va s'accélérer… un plongeur peut se trouver emporté
- les parachutes peuvent céder ou se dégonfler brutalement en surface, l'objet va recouler rapidement
C'est une activités professionnelle dangereuse.

4. en conclusion                                           

          Rien ne vaut la pratique, plongeons encore et encore pour ressentir et mémoriser ces effets de compression, d'accélération, de variations de notre flottabilité dont nous avons maintenant une meilleure connaissance théorique. Effets qui nous renseignerons sur notre plongée aussi sûrement que nos instruments si nous restons à l'écoute de nos sensations..

illustrations ML
sauf consommation
(code Vagnon)