LE PRINCIPE D'ARCHIMEDE

  

Il nous a paru logique de commencer cette révision des principales lois physiques régissant la plongée par le principe d'Archimède, car avant même d'intéresser le plongeur, il trouve une première application dans la natation. Le fait de pouvoir nager dans l'eau, chose impossible à réaliser dans l'air, pourrait suffire pour prendre conscience de la réalité de la "poussée" d'Archimède. On peut aussi vérifier l'existence de cette poussée en constatant que si l'on porte une bouteille de plongée par les sangles sur une plage et que, rentrant dans l'eau, on immerge cette bouteille, elle devient instantanément plus légère. Le principe d'Archimède s'énonce :

Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de ce fluide une poussée verticale dirigée de bas en haut égale au poids du volume du fluide déplacé.

De toute évidence, le fluide qui nous intéresse, nous plongeurs, est l'eau, mais il est plus normal d'énoncer ce principe en employant le mot fluide à la place du mot liquide, trop restrictif, car le principe d'Archimède s'applique également aux gaz, témoin les ballons atmosphériques, montgolfières et autres aérostats. En plongée, nous constaterons les incidences du principe d'Archimède appliqué aux gaz, incidences dans lesquelles intervient également la loi de Boyle-Mariotte.

 On peut vérifier le principe d'Archimède à l'aide d'une balance hydrostatique. Sur l'un des plateaux, on pose un cylindre creux c dont le volume intérieur est égal à celui d'un cylindre C (solide indéformable de densité supérieur à celle de l'eau).

On équilibre la balance avec des poids posés sur l'autre plateau. On immerge le cylindre C dans un récipient R rempli d'eau à ras bord et on recueille l'eau déversée par l'immersion du cylindre dans un autre récipient r. L'équilibre de la balance est rompu, le poids du cylindre a diminué. En versant dans le cylindre c l'eau recueillie, on constate que l'équilibre de la balance se rétablit et que le volume de cette eau correspond au volume du cylindre immergé.

 POIDS APPARENT

 Le poids apparent d'un objet immergé est la différence entre son poids réel et la poussée d'Archimède à laquelle il est soumis.

 En pratique, nous négligerons en parlant du poids réel d'un corps dans l'air la poussée d'Archimède qu'il subit de la part de l'air (égale à 1,293 g/cm² par dm3 de volume). De même nous considérerons ultérieurement que 1 dm3 (1l) d'air équivaut, dans l'eau, à une poussée d'Archimède de 1 kg alors qu'en réalité elle n'est que de 0,9987 kg.

 Supposons, pour illustrer cette notion de poids apparent, un plongeur équipé -vêtement isothermique, scaphandre, accessoires divers. Considérons ce plongeur équipé comme un corps indéformable (ce qui n'est pas exact comme nous le constaterons plus loin) ayant un poids réel de 80 kg et que nous immergeons dans l'eau.

Pr = poids réel

Par = poussée d'Archimède

Pap = poids apparent

1er cas : ce plongeur déplace un volume d'eau de 80 l nous aurons la relation :

 Pr (80 kg) - Par (80 kg) = Pap (0 kg)

Le poids apparent du plongeur est nul, sa flottabilité (qualité de ce qui flotte) est également nulle. Le plongeur est en équilibre entre deux eaux.

 2e cas : ce plongeur déplace un volume d'eau de 78 l :

 Pr (80kg) - Par (78kg) = Pap (+2 kg)

 Le poids apparent du plongeur est positif, sa flottabilité est négative, il a tendance à couler.

 3e cas : ce plongeur déplace un volume d'eau de 82 l :

 Pr (80 kl) - Par (82 kg) = Pap (- 2 kg)

 Le poids apparent du plongeur est négatif, sa flottabilité est positive, il a tendance à remonter vers la surface.

 

CONSEQUENCES DANS LE DOMAINE DE LA PLONGEE

 Le lestage, qui permet de modifier le poids apparent d'un plongeur, c'est à dire de modifier sa densité sans changer (pratiquement) son volume ;

N.B. En plongée, les incidences du principe d'Archimède sont très souvent liées aux incidences de la loi de Boyle-Mariotte.

 

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