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Comprendre la plongée
Cette rubrique a pour but de vous présenter quelques notions de base connues par les plongeurs.
Les différents thèmes abordés permettront ainsi de mieux comprendre d'une part les phénomènes physiques qui permettent au plongeur d’évoluer sous l’eau tels que la poussée d'Archimède et la flottabilité et d'autre part l'influence que peut avoir l'environnement sur l'organisme telle que par exemple les variations de pression ou la profondeur.
La pression
La pression est la base de la plupart des phénomènes intervenant en plongée. Elle permet par exemple au plongeur de flotter et de s’équilibrer sous l’eau mais elle a aussi une influence sur l’organisme. Cette influence est plus ou moins importante suivant la profondeur du plongeur.
D’un point de vue physique, la pression correspond à une force que l’on applique sur une surface. Pour la plongée, elle s’exprime généralement en bar. Un bar correspond à une force d’un kilo qui s’applique sur une surface d’un centimètre carré.
On distingue:
- La pression atmosphérique : pression de l’air à la surface.
- La pression hydrostatique ou pression relative : pression que l’eau exerce sur le plongeur quand celui-ci est immergé.
- La pression absolue : somme des deux pressions précédentes.
Sous l’eau, la pression augmente avec la profondeur. Cette augmentation est de 1 bar tous les 10 mètres ce qui correspond au poids de l’eau situé au dessus du plongeur.
Pour résumer :
Profondeur |
Pression atmosphérique |
Pression hydrostatique |
Pression absolue |
Surface |
1 bar |
0 bar |
1 bar |
10 m |
1 bar |
1 bar |
2 bars |
20 m |
1 bar |
2 bars |
3 bars |
30 m |
1 bar |
3 bars |
4 bars |
Flottabilité et lestage
La flottabilité
Quand le plongeur est immergé, l’eau exerce sur lui une poussée ou force appelée « poussée d’Archimède ». Cette poussée est dirigée vers le haut et compense le poids du plongeur qui est dirigé vers le bas. C’est ce qui permet au plongeur de flotter en surface et de ne pas tomber au fond à toute vitesse.
La poussée d’Archimède est proportionnelle au volume total que le plongeur occupe sous l’eau en prenant en compte la combinaison et la bouteille. Ainsi, en surface, la combinaison permet au plongeur de flotter plus facilement car elle augmente son volume total (et par conséquent la poussée d’Archimède) sans trop augmenter son poids.
Le lestage
Pour pouvoir descendre plus facilement sous l’eau et ne pas lutter contre sa combinaison qui le fait flotter, le plongeur à donc besoin de s’équiper d’une ceinture de plombs. Celle-ci, au contraire de la combinaison, augmente fortement le poids du plongeur sans trop augmenter son volume. Ainsi, en faisant varier le nombre de poids sur sa ceinture, le plongeur peut trouver un bon équilibre lui permettant ni de trop flotter, ni de trop couler. Le bon équilibre est généralement atteint lorsque le plongeur en surface s’immerge naturellement jusqu’au niveau du masque et reste en équilibre sans faire d’effort.
Le gilet stabilisateur
Le gilet permet au plongeur de faire varier sa flottabilité.
Ainsi, quand le plongeur gonfle son gilet, il remonte vers la surface. A l’inverse, quand il le dégonfle, il redescend.
Le poumon ballast
Tout comme le gilet stabilisateur, cette technique permet au plongeur de faire varier sa flottabilité en faisant varier le volume d’air dans ses poumons. L’influence sur la flottabilité est bien sûr beaucoup plus faible qu’avec le gilet.
Les paliers de décompression
Les paliers de décompression consistent à effectuer un ou plusieurs arrêts durant la remontée pour permettre à l’organisme d’évacuer l’azote qu’il a accumulé au cours de la plongée. Ces arrêts ou paliers s’effectuent à des profondeurs différentes (3 m, 6 m, 9 m, …) et doivent être plus ou moins longs suivant la profondeur que le plongeur a atteint et le temps écoulé à cette profondeur.
Plusieurs méthodes ou accessoires permettent au plongeur de déterminer s'il doit ou non effectuer des paliers de décompression: par exemple les tables de plongée, l’ordinateur de plongée ou la courbe de sécurité.
Le plus souvent, les plongeurs évitent de devoir faire ces paliers soit en restant à des profondeurs raisonnables soit en évitant de rester trop longtemps à des profondeurs importantes.
Par exemple si on reste 40 minutes à moins de 20 mètres de profondeur, il n’est pas nécessaire de faire des paliers. De même, si on reste 5 minutes à moins de 40 mètres, il n’est pas non plus nécessaire d’effectuer des paliers. En règle générale, plus la profondeur augmente plus le temps disponible à cette profondeur sans devoir faire de paliers diminue.
Les tables de plongée MN90
Ces tables permettent en fonction de la profondeur et du temps écoulé à cette profondeur :
- de déterminer les paliers à effectuer (par exemple à 3 mètres, à 6 mètres, etc...)
- d'obtenir la Durée Totale de Remontée (DTR)
- et de déterminer le Groupe de Plongée Successif (GPS)
Les lois physiques
Parmi les principales lois utilisées en plongée, on retrouve la loi de Mariotte, la poussée d’Archimède, la loi de Henry et la loi de Dalton.
La loi de Mariotte
Enoncé: A température constante, le volume d'une masse gazeuse est inversement proportionnel à la pression qu'il subit
| Pression x Volume = Constante |
Exemple:
Prenons l'exemple d'un ballon dont le volume fait 1 litre à une profondeur de 20 mètres. Lors de la remontée jusqu'à la surface, la pression absolue passe de 3 bars à 1 bar (pression atmosphérique).
Quel volume fait le ballon à la surface ?
La loi de Mariote nous donne :
P(20 mètres) x V(20 mètres) = P(surface) x V(surface)
Ainsi durant la remontée, le volume du ballon passe de 1 litre à 3 litres.
En résumé :
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Profondeur |
Pression absolue |
Volume |
Surface |
1 bar |
3 litres |
- 10 m |
2 bars |
1.5 litres |
- 20 m |
3 bars |
1 litres |
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De même que pour le ballon, le volume d’air dans les poumons augmente quand le plongeur remonte en surface.
Il est donc très dangereux de bloquer son air durant la remontée. Cela peut entrainer un accident grave appelé « surpression pulmonaire »
La poussée d'Archimède
Enoncé: Tout corps plongé dans un fluide subit de la part de celui-ci une poussée verticale dirigée de bas en haut égale au poids du volume du fluide déplacé.
| Flottabilité = Poussée d'Archimède - Poids total du plongeur |
Pour plus de détails, se reporter au paragraphe " Flottabilité & Lestage"
La loi de Henry
Enoncé: A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression qu'exerce ce gaz sur le liquide.
Ainsi, plus le plongeur est profond, plus la quantité d’azote dissous dans l’organisme est importante. L’azote contenu dans l’air passe ainsi dans le sang et dans les tissus. Durant la remontée, les petites bulles d’azote grossissent et essayent de s’échapper. C’est pour cette raison que le plongeur doit parfois effectuer des paliers de décompression s'il plonge à des profondeurs importantes.
La loi de Dalton
Enoncé 1: Pour un volume donné, la pression partielle d'un gaz dans un mélange est la pression qu'aurait ce gaz s'il occupait seul ce volume.
Enoncé 2: La pression absolue d'un mélange gazeux est la somme des pressions partielles des gaz qui composent ce mélange.
| P partielle d’un gaz = % du Gaz dans le mélange × P absolue |
Cette loi physique est à l’origine de la toxicité des gaz pour l’organisme. Ainsi plus la pression partielle des gaz augmente plus la pénétration dans l’organisme est importante. Au delà d’une certaine pression partielle, certains gaz présents dans l’air peuvent devenir toxiques pour l’organisme.
Pour cette raison, les plongées à l’air se limitent à 60 mètres. Au-delà, il est nécessaire d’utiliser des mélanges spécialement prévus pour les grandes profondeurs.
Les accidents à éviter
La plupart des accidents en plongée sont liés directement à la pression. On les appelle les barotraumatismes.
Pour information et pour une meilleure compréhension de ces risques liés à la pression, voici quelques exemples d’accidents pouvant intervenir lors des plongées.
Remarque : Pour les débutants et les niveaux 1, la plongée se pratique encadrée par des moniteurs. Au-delà, les plongeurs doivent suivre une formation plus approfondie et passer des niveaux supérieurs leur permettant ainsi de devenir autonomes. Les accidents graves sont donc très peu fréquents lorsque l’on plonge dans de bonnes conditions.
La surpression pulmonaire (le plus grave)
Le volume d’air inspiré dans les poumons a tendance à augmenter lorsque le plongeur remonte et que la pression de l’eau diminue. Cela est dû à la loi de Mariotte vu précédemment.
Si le plongeur bloque sa respiration durant la remontée, le volume d’air dans les poumons va alors augmenter jusqu'à leurs limites d'élasticité. Cela peut entrainer un déchirement des alvéoles et même la mort pour des cas extrêmes. Le simple fait de respirer normalement durant la remontée permet d'éviter cet accident.
Les oreilles (le plus fréquent)
Lors de la descente la pression extérieure (celle de l'eau) augmente alors que la pression à l'intérieur de l'oreille reste fixe. Cela a pour effet d'appuyer sur les tympans (fine membrane située à l'intérieur de l'oreille ayant une fonction d'audition et d'équilibrage) et peut entrainer des conséquences plus ou moins grave si le plongeur continue sa descente sans rien faire. Il est donc nécessaire de rééquilibrer la pression de chaque coté des tympans. Pour cela, il existe plusieurs manœuvres dont la plus courante s'appelle le "Valsalva". Il suffit de se pincer le nez et de souffler dedans sans forcer jusqu'à ce qu'on perçoit un petit sifflement.
Les sinus
Ce sont des cavités remplies d'air qui communiquent avec les fosses nasales. L'équilibrage des pressions entre les sinus et les fosses nasales se fait naturellement sans action nécessaire de la part du plongeur.
Cependant, si il y a obturation des canaux reliant sinus et fosses nasales, l'équilibrage ne se fait plus. Cela peut entrainer de très vives douleurs ainsi que des saignements au niveau du nez et de la bouche. Ne jamais plonger en cas de rhume, de sinusite ou de rhinite.
Autres types d’accidents (moins graves)
Parmi les autres barotraumatismes pouvant intervenir, on retrouve ceux des dents lorsque des carries sont mal soignées ou ceux liés à la dilatation des gaz dans l'estomac lorsqu’on a mangé des aliments ou bu des boissons générateurs de gaz intestinaux.
Ces accidents sont cependant moins fréquents et une simple visite chez le dentiste pour le 1er cas ainsi qu'une alimentation raisonnable avant les plongées pour le 2nd permet de les éviter.
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