Rappel de physique sur les pressions

La notion de pression est utilisée de façon permanente en plongée. Il est important d'en saisir son principe pour bien comprendre  ses effets sur le plongeur ainsi que sur son équipement.

Une fois cette notion acquise, l'appréhension des différentes techniques de la plongée telles que l'équilibrage et la consommation en air sera aisée.
Cela permet aussi de mieux comprendre et d'expliquer certains accidents de plongée appelés  baro-traumatismes.

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Rappels de Physique

Masse d'un corps                                                                                   

                                                                                                                                                                                 
La masse d'un corps peut être définie comme la quantité de matière contenue dans ce corps.
C'est une constante qui s'exprime en kilogramme (kg)


Poids d'un corps


Le poids  d'un corps  est le résultat de l'action de la pesanteur sur la masse de ce corps. Soumis à la seule force de l'attraction terrestre, un corps de masse m est mis en mouvement avec une accélération qui est, en un lieu donné, indépendante du corps considéré.

Le poids s'exprime en newton (N) ou plus communément en kilogramme-poids (kgp) : 1kgp = 9,81 N.


  P=m x g   

  • m : masse du corps
  • g: accélération du à la pesanteur

Dans le Système International, l'unité de poids est le newton (symbole : N ).

Le poids d'une masse de 1 kg vaut 9,81 newtons ou encore 1 Kgp.

Définition de la Pression

Cliquez pour agrandir l'imageLa pression P est le rapport de l'intensité de la force F exercée perpendiculairement à une surface sur l'aire S de cette surface.

Ainsi, la pression P est donnée par : P = F / S.

Dans le Système international d'unités, la pression s'exprime en pascal (Pa) : 1 Pa = 1 N/m2.
Cette unité étant très petite (la pression atmosphérique normale au niveau de la mer vaut 101 325 pascals), on lui préfère généralement le bar, égal à 105 pascals
Il existe d'autres unités de pression, les plus courantes étant l'atmosphère (atm), le bar, le « millimètre de mercure » :

  • 1 atm = 101 325 Pa 
  • 105 Pa = 760 mm de mercure
  • 1 bar = 105 Pa

En plongée, on exprime souvent la pression en bar (b). Une pression de 1 bar correspond à une force exercé par un poids de 1Kgp sur une surface de 1 cm².

Cette relation montre que la pression est d'autant plus élevée que la force est grande et la surface petite.

Pression Atmosphérique

    
L'air exerce une pression sur la surface de la Terre.  Au niveau de la mer, le corps humain supporte une pression qui correspond à 1 kilogramme par centimètre carré. Cela veut dire que l'être humain moyen supporte environ une tonne d'air.
On ne sent pas cette pression parce que notre pression interne pousse vers l'extérieur pour équilibrer cette pression de l'air.

La pression atmosphérique, représente le poids de l'air située au dessus de nos tête. Elle diminue avec l'altitude  et elle est égale à 1013 millibars ou encore à 1013 hectopascal.
En plongée, afin de simplifier les calculs, nous considérerons que:

  • PAtm = 1 bar ou
  • PAtm = 1Kg/cm² ou
  • PAtm = Colonne de 10 m d'eau



Quelques chiffres:


  • A 1000 m la pression est de 0.88 bar
  • A  5000 m la pression est de 0.5 bar
  • A 10 000 m la pression est de 0,24 bar (hauteur de vol des avions long-courriers).

Pression  hydrostatique

Tout corps immergé dans l'eau subit une pression résultant du poids de la colonne d'eau située au dessus de lui ; c'est la pression hydrostatique.
Ainsi, à 10 m de profondeur, un corps immergé subit sur chaque cm² de sa surface une pression égale au poids d'une colonne d'eau de 10 m de haut par 1 cm² de section (soit le poids de 1000 cm3 d'eau, soit 1 kg). Cette pression est donc égale à 1 kg par cm², soit 1 bar, à 10 m de profondeur.

De même, si le corps est immergé à 20 m, on obtient par calcul qu'il subit une pression de 2 bars. Et de 3 bars à 30 mètres...

Conclusion :


                     

  La pression hydrostatique augmente de 1 bar tout les 10 m de profondeur.

Pression Absolue

Les liquides transmettent intégralement les pressions. Ainsi tout corps plongé dans la mer subit, en plus de la pression hydrostatique liée à l'eau, la pression atmosphérique bien que ce corps ne soit pas directement en contact avec l'air.


La somme de ces 2 pressions est appelée pression absolue.

  

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Différentes pressions en fonction de la profondeur d'immersion:

Profondeur P.  Atmosphérique P. Hhydrostatique P. Absolue
0 m 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
40 m 1 bar 4 bars 5 bars
On remarque que les plus grandes variations de pression absolue ont lieu près de la surface. Ainsi entre la surface et une profondeur de 10 m, la pression absolue double.
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Manomètre

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Un manomètre est un instrument servant à mesurer une pression.

En plongée sous-marine, il est utilisé pour mesurer la pression d'air restant dans une bouteille, tant en immersion (manomètre immergeable) qu'en surface (manomètre de surface).


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