Rappels : relire la théorie de l’activité (N2) et l’autonomie (N2).
Les notions de physique à connaître au niveau 3 sont les mêmes que celles à connaître au niveau 2. Ce qui change est leur utilisation :
- la plage des valeurs utilisées dans les calculs est nettement plus étendue, conformément aux prérogatives d’évolution du plongeur niveau 3,
- par conséquent, la plage d’évolution des résultats est nettement plus étendue elle aussi,
- nous verrons donc que dans ces conditions étendues, la moindre variation d’un paramètre peut placer le plongeur dans une situation critique : la sensibilité des situations est considérablement accrue.
Flottabilité
🤔 Ma flottabilité est-elle modifiée à grande profondeur ?
La flottabilité est la différence entre la poussée d’Archimède (qui nous pousse vers le haut) et notre poids (qui nous pousse vers le bas).
La poussée d’Archimède est proportionnelle au poids du volume d’eau déplacé par le plongeur, donc à son volume. Or :
- le volume du corps humain oscille légèrement autour d’une valeur moyenne, au gré de notre respiration, mais cette variation de volume des poumons est indépendante de la profondeur;
- le volume de l’équipement (bouteille, détendeurs, accessoires) est constant;
- l’air situé dans le gilet se comprime : son volume diminue progressivement (tant que l’on ne regonfle pas le gilet);
- les microscopiques bulles de gaz qui forment le néoprène de la combinaison se compressent : leur volume diminue progressivement.
Le poids du plongeur diminue lentement pendant la plongée car la bouteille se vide au fur et à mesure de la consommation d’air, mais cela n’est pas directement lié à la profondeur (même si la consommation d’air augmente avec la profondeur).
A la descente, la poussée d’Archimède diminue et le poids reste relativement constant : la flottabilité chute donc rapidement. Passé quelques mètres de profondeur, le lestage est généralement inutile : gilet vide, le plongeur coule. C’est certes un phénomène connu depuis le niveau 1, mais dont il faut avoir bien conscience avant de s’engager dans des plongées à 60 mètres, car le risque d’essoufflement y est très fort et les conséquences dramatiques. Le surlestage, consistant à plonger avec plus de plombs que nécessaire (suite à un test de lestage en surface) doit être absolument proscrit.
🤔 Lors d’une remontée assistée depuis une profondeur de 60 mètres, dois-je gonfler les gilets plus fortement qu’à 20 ou 40 mètres ?
L’exercice de remontée assistée commence lorsque les deux plongeurs sont stabilisés, c’est-à-dire lorsque leur poids et leur poussée d’Archimède se compensent, chacun. Pour provoquer le début de la remontée, il faut gonfler légèrement un des gilets pour sortir de cette égalité. La force que va subir le duo de plongeurs dépend du volume d’air supplémentaire introduit dans un des gilets, par rapport à la situation stabilisée. Elle est indépendante de la profondeur ! Si l’on rajoute un litre d’air dans un gilet stabilisé à 20 mètres ou 60 mètres, la force subie est la même !
En revanche, un litre d’air représente, à 60 mètres, bien plus de gaz qu’un litre d’air à 20 mètres : la pression y est plus importante, le gaz est plus comprimé, les molécules d’air sont plus proches les unes des autres. Pour introduire un litre d’air dans le gilet à 60 mètres, il faudra donc appuyer plus longtemps sur l’inflateur que si l’on souhaite introduire un litre d’air dans le gilet à 20 mètres. Le facteur limitant est la vitesse d’introduction de l’air dans le gilet : plus l’air est comprimé, plus il est lourd et visqueux, et moins il circule facilement dans les étages du détendeur, les flexibles et le direct-system.
Donc oui, il faudra gonfler plus longtemps le gilet à 60 mètres, et non, cela ne représente pas un volume d’air plus important (cela représente une quantité d’air plus importante).
Enfin, la variation relative de pression diminue avec la profondeur : entre 15 mètres et 20 mètres, la pression absolue passe de 2,5 bars à 3 bars (elle varie donc de (3 – 2,5)/2,5 = 20%), alors qu’entre 55 mètres et 60 mètres, elle passe de 6,5 bars à 7 bars (soit (7 – 6,5)/6,5 = 8%). Cela signifie, à l’inverse, qu’une certaine quantité d’air – par exemple, un peu d’air introduit dans le gilet – verra son volume augmenter de 20% en remontant de 20 mètres à 15 mètres, mais augmenter de 8% seulement en remontant 60 mètres à 55 mètres (*). Au fond, la remontée s’emballe moins vite ! Il faudra donc dégonfler moins souvent le gilet, ou plus doucement. Cela est d’autant plus important à prendre en compte que la sortie de la zone des 60 mètres doit se faire assez rapidement, tandis que l’arrivée vers la surface doit se faire très lentement.
😅 C’est quand même dommage !
(*) Pour ceux qui préfèrent faire le calcul en appliquant formellement la loi de Boyle-Mariotte : \(P \times V=constante\), donc :
\(P_{20 mètres} \times V_{20 mètres} = P_{15 mètres} \times V_{15 mètres} \), donc \(V_{15 mètres} = \frac{ P_{20 mètres} }{ P_{15 mètres} } \times V_{20 mètres} = \frac{3}{2,5} \times V_{20 mètres} = 1,20 \times V_{20 mètres} \) soit 20%
\(P_{60 mètres} \times V_{60 mètres} = P_{55 mètres} \times V_{55 mètres} \), donc \(V_{55 mètres} = \frac{ P_{60 mètres} }{ P_{55 mètres} } \times V_{60 mètres} = \frac{7}{6,5} \times V_{60 mètres} = 1,08 \times V_{60 mètres} \) soit 8%
Son
En théorie, la vitesse du son dans l’eau est fonction de la pression du milieu. Cette vitesse est d’environ 330 mètres par seconde en surface puis augmente jusqu’à une profondeur de 1000 mètres avant de diminuer progressivement. Dans notre espace d’évolution en plongée, entre 0 et 60 mètres, la variation est si faible qu’il n’y a aucune différence perceptible à l’oreille. La seule attention à avoir concerne la grande différence entre la vitesse de propagation du son dans l’air (1500 mètres par seconde) et celle dans l’eau, qui a tendance à perturber la reconnaissance de l’origine des sons par le plongeur en immersion. La recommandation de prudence apprise au niveau 2 lors de l’émersion en fin de plongée est inchangée.
De même, la température de l’eau et sa salinité ont une influence si minime sur la vitesse du son que cet aspect est négligé dans notre pratique.
Désaturation et consommation
Vous l’aurez compris, ce qui va grandement changer au niveau 3 est la rigueur dont il va falloir faire preuve dans le calcul de la désaturation et de la consommation !
Ces deux points seront abordés dans le cours sur la planification (N3) !