Seconde – Sciences Physiques et Chimiques Activité 4

2ème Partie : La pratique du sport – Chapitre 10

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Maîtrise des risques en plongéeMerci la Physique !

Le masque se plaque sur le visage ; les oreilles font mal. Toute personne qui a déjà plongé le sait…. Les accidents de plongée sont heureusement rares mais peuvent être très graves. Il ne sont jamais une fatalité et surviennent surtout lorsqu'une erreur a été commise : des connaissances scientifiques sont nécessaires. Le respect des règles de sécurité, de la profondeur, du temps de plongée et des paliers de décompression permettent de limiter les risques.

1 – La pression subie par le plongeur

Observer la photo. Quelle est la pression à la surface ? _________________Pourquoi ?_______________________________________________________________

Quelle pression subit un plongeur se trouvant à 20 m de profondeur ? __________________De quels facteurs doit-on tenir compte ? Expliquer. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _______________________________________________________

Donc, un plongeur se trouvant à 30m de profondeur est soumis à une pression de 4 bars : 3 bars dus au poids de l’eau (1bar/10m) + 1 bar dû au poids de l’air atmosphérique

p = patm + phs

Un plongeur se trouve à une profondeur de 50 mètres, quelle pression subit-il ? _____________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________

pression hydrostatique phs pression atmosphérique patm

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Le volume occupé par un gaz ___________ avec la pression. Cette dernière ____________ avec la profondeur… Que se passe-t-il, concrètement ?

Commentaires __________________________________________________

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Ce phénomène est très important pour les plongeurs qui respirent de l'air comprimé en bouteilles…

2 – Les accidents de plongée2.1 – Surpressions pulmonaires

Voilà ce qu’il se passe lorsque le plongeur est remonté sans expirer ou a bloqué sa respiration... L’air présent dans les poumons, en remontant, s’est détendu (prend plus de place dans les poumons), causant des lésions à l’intérieur des poumons, voire un éclatement des poumons. Par exemple : poumons pleins (~ 5 litres) à 10 mètres, si la respiration est bloquée jusqu'à la surface, le volume d'air a augmenté jusqu'à 10 litres, ce qui peut provoquer un éclatement des poumons.

Comment peut-on éviter ce phénomène ? ___________________________________________________________________________

2.2 – Barotraumatismes « Baro » signifie pression et « traumatisme » désigne un blessure. Le problème est la variation de la pression, pas la pression elle-même. Un barotraumatisme est donc lié à la notion de variation de profondeur.Le corps humain est composé de parties solides, de cavités gazeuses et d'environ 80 % de liquide. Les 80 % de liquide et les parties solides étant incompressibles, le problème vient des cavités internes de notre corps remplies naturellement de gaz qui subissent des variations de pression au cours de la plongée ou de la remontée.

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2.2.1 – Le plaquage du masque Pendant la descente, la pression augmente et l’air emprisonné entre le masque et le visage se met en équipression (à la même pression) que la pression présente dans l’eau. La jupe du masque (attaches du masque) accompagne cette augmentation de volume jusqu’à sa limite d’élasticité. Lorsque cette limite est dépassée, la différence de pression entre l’extérieur et l’intérieur s’intensifie. Un effet de succion (effet ventouse) au niveau des yeux et du visage se produit, pouvant aboutir à une extravasation sanguine.

1) Expliquer le phénomène du masque qui se plaque sur le visage. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

2) Que pourrait-il arriver si l’on ne garde pas dans le masque une pression égale à la pression extérieure du masque ? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

2.2.2 – Traumatismes dentaires De l'air peut pénétrer dans une dent cariée pendant la plongée. Au cours de la remontée, l'air se dilate et si l'orifice est trop petit l'air ne peut s'échapper assez vite. Pour quelle raison doit-on consulter un dentiste avant de plonger ? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

2.2.3 – Traumatismes auriculaires

L'oreille moyenne est en communication avec le pharynx via la trompe d'Eustache, mais est séparée de l'extérieur par le tympan. Cette membrane fine subit toute différence de pression entre le milieu extérieur et l'oreille moyenne. Lors de la descente, le tympan aura tendance à s'enfoncer vers l'intérieur, à la remontée vers l'extérieur. Il existe différentes techniques pour compenser ce déséquilibre à la descente (manœuvre de Valsalva, déglutition), mais à la remontée, l'équilibre se rétablit de lui-même, l'air passant par la trompe d'Eustache. Une remontée trop rapide, l'incapacité d'effectuer les manœuvres adéquates ou un mauvais état de santé peuvent mener à une lésion du tympan si le plongeur insiste.

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Pourquoi lors d’une plongée avons-nous mal aux oreilles ? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

2.2.4 – Traumatismes des sinusSur le même principe que le barotraumatisme des oreilles, si un obstacle bloque la pénétration de l'air dans les sinus, l'augmentation de la pression extérieure provoque une dépression dans le sinus, allant jusqu'au décollement de la muqueuse sinusale, accompagnée d'une douleur violente. Ce phénomène ne peut se passer qu'à la descente car à la remontée, la surpression dans les sinus finit toujours par s'évacuer.

2.2.5 – Colique du scaphandrierLes gaz provenant de la fermentation des aliments ou de l'air avalé pendant la plongée se dilatent lors de la remontée dans l'estomac et l'intestin, ce qui peut entraîner des douleurs abdominales (coliques).

2.3 – Dissolution des gaz dans le sang2.3.1 – L’ivresse des profondeurs

Tous les gaz deviennent toxiques à partir d'une certaine pression.L'azote, gaz inerte présent dans l'air dans la proportion de 79%, est considéré comme un simple diluant de l'oxygène et n'intervient pas dans le métabolisme.Mais lorsque sa pression partielle augmente, il se révèle toxique pour le système nerveux central. Il provoque une sensation d'euphorie, proche de la gaieté éthylique, qui peut se manifester à des profondeurs assez faibles et augmente avec la profondeur. Elle se dissipe instantanément après une remontée de quelques mètres mais peut s'avérer dangereuse si elle est incontrôlée.La narcose à l'azote se manifeste par des gestes incontrôlés qui peuvent s'avérer dangereux et entraîner un accident de plongée.

2.3.2 – Accidents de décompression L'azote représente environ 80% de l'air. Bien qu'il ne soit pas utilisé, il est présent dans tout le corps sous forme dissoute. L'oxygène est consommé par le corps qui produit en retour du gaz carbonique évacué dans les poumons. Pour respirer sans effort sous l'eau, on utilise un détendeur qui fournit de l'air à la pression ambiante. Les poumons des plongeurs qui viennent d'arriver à une profondeur de 20 m contiennent 3 fois plus d'azote que l'air du niveau de la mer car la pression à cette profondeur est le triple de la pression atmosphérique. Une certaine quantité d'azote de l'air des poumons va se dissoudre dans le sang. Le sang va apporter cet azote dissous supplémentaire jusque dans les moindres recoins du corps. Si l’on reste longtemps au fond, ou si on continue à descendre, ce phénomène se poursuit jusqu'à l'équilibre des quantités d'azote entre le corps et l'air des poumons. On appelle cet équilibre la saturation.Si les plongeurs remontent vers la surface, la pression à laquelle ils se trouvent diminue. L'azote dissous dans le corps va être soumis à la même pression. On observera un déséquilibre entre la quantité d'azote souhaitable dans le corps (compte tenu de la pression) et la quantité réelle à la suite de la plongée. L'azote ne peut sortir du corps que par les poumons (par où il est entré). Si

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on remonte trop vite, l'azote n'a pas le temps de se laisser acheminer par le sang vers les poumons ; il se forme alors des bulles d'azote dans les tissus du corps. Ceci peut avoir des conséquences extrêmement graves et il faut l'éviter à tout prix.La procédure de remontée impose tout d'abord une vitesse maximum : 15 m par minute. C'est à peu près la vitesse des toutes petites bulles qui environnent le plongeur. Si on a accumulé beaucoup d'azote pendant la plongée, il faudra marquer une ou plusieurs pauses pendant la remontée : on reste un certain temps à la même profondeur. La détermination du nombre de paliers de décompression, de leur profondeur et de leur durée se fait à partir de tables déjà calculées. L'emploi de ces tables est enseigné dans tous les clubs de plongée.

Ci-dessous, extrait MN90 pour 30 mètres (DTR : Durée totale de remontée - GPS : Groupe de plongées successives)

Prof. Durée 6 m 3 m DTR

5' 2'

10' 2'

15' 1' 4'

20' 2' 5'

25' 4' 7'

30' 9' 12'

35' 17' 20'

40' 24' 27'

45' 1' 31' 35'

30 m

50' 3' 36' 42'

un exemple de « profil » de plongéeQuestions

1. Comment évolue la pression avec la profondeur d’immersion ?

Elles permettent de calculer ces paliers pour un maximum de deux plongées par 24 heures. Ces plongées peuvent être consécutives (ré-immersion moins de 15 minutes après le retour à la surface) ou successives (de 15 minutes à 12 heures après le retour à la surface).Par exemple, on peut lire sur cette table qu'une plongée de 30 minutes à 30 mètres impose d'effectuer un palier de 9 minutes à 3 mètres. La durée totale de la remontée sera donc égale à 9 + 3 = 12 minutes (la vitesse de remontée préconisée étant égale à 10 mètres par minute).

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2. Qu’arrive-t-il au diazote inspiré par un plongeur en immersion ?

3. Que peut-il se passer dans le sang d’un plongeur qui remonte trop rapidement à la surface ?

4. En quoi cela est-il dangereux ? Comment éviter ce phénomène ?

5. Citer deux paramètres dont dépend la durée du palier de décompression.

6. Qu’observe-t-on quand on ouvre une bouteille d’eau gazeuse ?

7. Comment expliquer ce phénomène ?

8. De quel paramètre dépend la quantité de gaz que l’on peut dissoudre dans un liquide ?

Compléter : Barotraumatisme des oreilles / Plaquage du masque / Barotraumatisme de sinus / Colique du scaphandrier / Barotraumatisme de dent.

………………………………………….Symptômes : si les gaz ne peuvent s'échapper par voie orale ou anale, de violentes douleurs abdominales surviennent pouvant entraîner une syncope. Dyspnée (trouble de la respiration), angoisse, cyanose (coloration bleu par manque d’O2) du visage.Prévention : alimentation saine, en évitant les féculents et les boissons gazeuses.

…………………………………………..Symptômes : - Ruptures des vaisseaux sanguins des yeux. De ce fait, des taches de sang dans le blanc de l’œil apparaissent. Les yeux deviennent rouges. - Hémorragie nasale.Prévention : avoir un masque à petit volume et souffler dans le masque, par le nez, durant la descente afin de

garder une pression quasi égale à l’extérieur.

………………………………………….Symptômes : violente douleur dentaire pouvant persister après le retour en surface. Il faut alors mettre le blessé en caisson hyperbare avant d'effectuer une décompression lente.Prévention : consulter un dentiste régulièrement, s'abstenir de plonger en cas de douleurs dentaires.

…………………………………………..Symptômes : douleur lors de la descente, puis saignements de nez. Prévention : ne pas plonger enrhumé ou atteint d'une sinusite.

………………………………………….Symptômes : gêne, modification de l'audition, puis douleur très vive (remonter ou redescendre, selon le sens de la progression, suffit à annuler la douleur). Bourdonnements, surdité et écoulement de sang par les oreilles en cas de rupture du tympan. Dans ce cas, la douleur est si vive qu'une syncope peut en découler. En plus, l'eau entrant dans l'oreille peut provoquer des lésions dans l'oreille interne provoquant des vertiges car le plongeur ne reconnaît plus le haut du bas. Peut entraîner une noyade.Prévention : ne pas plonger enrhumé, avec les oreilles bouchées par le cérumen ou tout corps étranger, prendre le temps d'équilibrer ses oreilles lors des premiers mètres de descente.