Les plongeurs le savent bien : tous les 10 mètres, la pression à laquelle nous sommes soumis augmente d’1 bar.
Mais en fait pourquoi ?
Dans cet article, nous allons faire un peu de science physique. Rien de trop compliqué rassurez-vous.
En réalité, il s’agit de comprendre ce qu’est la pression, de différencier la masse et le poids, puis de jouer avec quelques conversions d’unités.
Qu’est-ce que la pression ?
La pression est définie par une formule relativement simple :
- P représente la pression (exprimée en Pascal : Pa)
- F est une force (exprimée en Newton : N)
- S est une surface (exprimée en m2)
Pour faire simple, la pression est une force appliquée à une surface.
La pression peut s’exprimer dans de nombreuses unités.
Par exemple, la pression de l’atmosphère sur nos épaules vaut :
- 1 atm (1 atmosphère)
- 1 atm = 1,013 bar (nous arrondissons à 1 bar en plongée)
- 1 atm = 1013 hPa (hectoPascal, pour les amateurs de météo)
Mais pour le moment, retenez surtout l’équivalence d’unités ci-dessous :
Masse versus Poids
Dans le langage courant, nous avons tendance à confondre la masse et le poids.
La masse est exprimée en kilogramme (kg). Je pense que tout le monde comprend le concept :-).
Le poids est en fait la force à laquelle une masse est soumise dans un champs de pesanteur … ?!?
A priori, tout le monde sait que, si les pommes tombent des arbres, c’est qu’elles sont attirées au sol par la force de gravité de la terre.
Concrètement, la masse de notre planète crée un champs de gravité auquel nous sommes soumis et qui nous attire vers le bas (vers le centre de la terre).
La force de gravité ou accélération de la pesanteur s’exprime ainsi :
- F est le poids, c’est une force (exprimée en Newton)
- m est la masse (exprimée en kg)
- g est une constante qui caractérise l’intensité de l’attraction terrestre
Par exemple, une personne de 80kg est soumise sur terre à une force de :
Sa masse est 80 kg, son poids vaut 784,8 N.
Encore une fois, simplifions et retenons :
Pour ceux qui veulent comprendre g : imaginez que vous lâcher une masse dans le vide. Supposons par ailleurs que cette masse est soumise à une attraction équivalente à celle de la terre. Au départ, elle n’a pas de vitesse (vous venez de la lâcher).
g nous indique que toutes les secondes, la vitesse de la masse augmente de 10 m/s. Autrement dit, sous l’effet de la pesanteur, la masse accélère de 10 m/s toutes les secondes (10 mètres par seconde … par seconde … d’où son unité : m.s-2).
Or, c’est justement parce que la masse est soumise à une force (la gravité) qu’elle accélère. g caractérise cette accélération et donc l’attraction de la force de gravité (de la terre en l’occurrence).
Les caractéristiques de l’eau
Ici, pas grand chose à comprendre. Il s’agit davantage de choses à savoir.
1 litre d’eau douce a une masse de 1kg … simple, basique.
Souvent, les volumes sont exprimés en “mètres cubes” (m3), de la même façon que les surfaces sont exprimées en “mètres carrés” (m2).
Il suffit d’imaginer un cube de 1m x 1 m x 1m remplit d’eau. C’est énorme ! Un tel cube pèserait 1 tonne (1000 kg).
Revenons à nos moutons
Imaginons maintenant un long tube de section carrée. Il mesure 10 mètres de haut et 1 cm2 (de section donc).
Ce tube contient un volume de :
Donc, sous 10 mètres d’eau, chaque cm2 de votre corps supporte une masse de 1kg (la masse de l’eau au-dessus de vous, comprise dans un tube imaginaire de 10 m, ayant une section carrée de 1 cm2).
Cette masse est soumise à la gravitation terrestre. Elle subit la force de pesanteur.
Maintenant, rappelez-vous la formule du premier paragraphe:
CQFD !
Chaque fois que vous descendez de 10 mètres, vous supportez 1kg d’eau supplémentaire, ramené à une surface de 1 cm2. La pression sur votre corps augmente d’1 bar.
Conclusion
J’espère que ces calculs ne vous ont pas trop perdu. J’ai essayé d’être le plus clair possible.
Pour ceux qui sont allergiques aux mathématiques ou à la science physique, retenez simplement que la pression sous l’eau s’exprime ainsi :
Tous les 10 mètres la pression de l’eau augmente d’1 bar et bien sûr, n’oublions pas la pression de l’atmosphère au dessus du niveau de la mer qui ajoute 1 bar supplémentaire.