La Pression et son calcul
A) Définition
Une notion que doit aborder tout plongeur, débutant ou confirmé, est la notion de pression. Sachant que les échanges du corps avec le milieu (respiration et différences de températures) sont minimisés voir inexistants grâce à l’utilisation de combinaisons isolantes et de bouteilles de gaz respirable, seule cette particularité du milieu subaquatique peut être considérée comme non négligeable. Cette force est exercée dans toutes les directions. C'est-à-dire qu’une surface verticale subira une pression égale à celle subie par une surface horizontale. Cette égalité est seulement confirmée lorsque ces deux surfaces sont immergées à la même profondeur dans deux liquides de même masse volumique. Son unité dans le Système International est le Pascal (Pa) :
Une notion que doit aborder tout plongeur, débutant ou confirmé, est la notion de pression. Sachant que les échanges du corps avec le milieu (respiration et différences de températures) sont minimisés voir inexistants grâce à l’utilisation de combinaisons isolantes et de bouteilles de gaz respirable, seule cette particularité du milieu subaquatique peut être considérée comme non négligeable. Cette force est exercée dans toutes les directions. C'est-à-dire qu’une surface verticale subira une pression égale à celle subie par une surface horizontale. Cette égalité est seulement confirmée lorsque ces deux surfaces sont immergées à la même profondeur dans deux liquides de même masse volumique. Son unité dans le Système International est le Pascal (Pa) :
On a : P = F / S
Avec P, la pression exprimée en Pa ;
F, la force en Newton (N) ; et S, la surface en m2
Avec P, la pression exprimée en Pa ;
F, la force en Newton (N) ; et S, la surface en m2
En plongée, cette force sera plus souvent exprimée en bar (le bar est utilisé dans les pays utilisant le système métrique) ce qui revient simplement à changer les unités de mesure :
On a alors : P = F / S
Avec P exprimée en bar ;
F en Kilogramme-force (kgf); et S en cm2
Avec P exprimée en bar ;
F en Kilogramme-force (kgf); et S en cm2
Sur terre, le kilogramme-force vaut environ 9,8 N. La différence entre un décanewton et un kilogramme-force est donc négligeable. On a alors 1 bar = 100 000 Pa (en effectuant la conversion des unités admettant que 1 kgf = 10 N).
B) Calcul de la pression
La pression atmosphérique (exprimée Patm) est d’environ 1 bar au niveau de la mer, c’est une constante. De plus, la pression hydrostatique (exprimée Phyd) est la pression exercée uniquement par le fluide (dans ce cas l’eau) dans lequel l’objet est immergé. Celle-ci est une variable car elle change en fonction de la profondeur.
La pression hydrostatique exercée sur une surface peut être matérialisée par le poids de la colonne d’eau dont le volume est donné par la formule :
B) Calcul de la pression
La pression atmosphérique (exprimée Patm) est d’environ 1 bar au niveau de la mer, c’est une constante. De plus, la pression hydrostatique (exprimée Phyd) est la pression exercée uniquement par le fluide (dans ce cas l’eau) dans lequel l’objet est immergé. Celle-ci est une variable car elle change en fonction de la profondeur.
La pression hydrostatique exercée sur une surface peut être matérialisée par le poids de la colonne d’eau dont le volume est donné par la formule :
Vcolonne = S x h
Avec ‘S’ correspondant à la surface de la base de cette colonne et ‘h’ à sa hauteur. Or dans le calcul de la pression hydrostatique ces valeurs peuvent être réattribuées : ‘S’ devient la surface donnée et ‘h’ la profondeur à laquelle elle est immergée.
La pression hydrostatique est donc proportionnelle à la profondeur. Dans le cas de l’eau pure (que l’on utilisera comme exemple car la différence de densité avec l’eau de mer due à sa teneur en sel qui est de 3% est négligeable) qui possède une densité égale à 1, une surface de 1 cm2 plongée à une profondeur de 10 mètre (1000 cm) subira une pression égale à 1 bar de la part de l’eau pure.
En effet : Vcolonne = 1 cm2. 1000 cm = 1000 cm3 = 1 L
Cette colonne d’eau pèse donc 1 Kg (car la masse volumique de l’eau pure est de 1Kg/L).
La pression hydrostatique appliquée à cette surface est donc de 1bar.
Or, la pression absolue, celle réellement appliquée à cette surface, est exprimée par la formule :
La pression hydrostatique est donc proportionnelle à la profondeur. Dans le cas de l’eau pure (que l’on utilisera comme exemple car la différence de densité avec l’eau de mer due à sa teneur en sel qui est de 3% est négligeable) qui possède une densité égale à 1, une surface de 1 cm2 plongée à une profondeur de 10 mètre (1000 cm) subira une pression égale à 1 bar de la part de l’eau pure.
En effet : Vcolonne = 1 cm2. 1000 cm = 1000 cm3 = 1 L
Cette colonne d’eau pèse donc 1 Kg (car la masse volumique de l’eau pure est de 1Kg/L).
La pression hydrostatique appliquée à cette surface est donc de 1bar.
Or, la pression absolue, celle réellement appliquée à cette surface, est exprimée par la formule :
Pabs = Patm + Phyd
Donc : Pabs = 1 bar + 1 bar = 2 bar
La pression absolue appliquée à une surface de 1 cm2 à une profondeur de 10 mètres sera donc de 2 bar. La pression a donc doublé pour seulement 10 mètres de profondeur. En renouvelant l’expérience à différentes profondeurs, on obtient alors les courbes :
La pression absolue appliquée à une surface de 1 cm2 à une profondeur de 10 mètres sera donc de 2 bar. La pression a donc doublé pour seulement 10 mètres de profondeur. En renouvelant l’expérience à différentes profondeurs, on obtient alors les courbes :
Graphe représentant les pressions absolues et relatives en fonction de la profondeur (Fig. 1)
On constate bien le lien de proportionnalité entre la pression hydrostatique et la profondeur. Aussi la pression absolue augmente de manière linéaire au fur et à mesure que la surface exposée gagne de la profondeur.
On déduit de ce graphique que le plongeur sera soumis à une plus grande pression à une plus grande profondeur. Il convient alors de faire l’hypothèse suivante : le diazote devient un facteur de risque car le plongeur est soumis à une pression anormalement forte.
On déduit de ce graphique que le plongeur sera soumis à une plus grande pression à une plus grande profondeur. Il convient alors de faire l’hypothèse suivante : le diazote devient un facteur de risque car le plongeur est soumis à une pression anormalement forte.
Cette courte vidéo illustre le phénomène d'augmentation de la pression: