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Activité 6 – Plongée sous-marine et Boyle-Mariotte SPORT / SANTÉ

Ch07 – Pression | 1ère ICCER | ⏱ 30 min

Dernière mise à jour : 29 mai 2026

Ce que tu vas apprendre :

🤔 Avant de commencer

Tu gonfles un ballon à la surface puis le pousses sous l'eau à 10 m de profondeur. Le volume reste-t-il le même ?

Non. À 10 m de profondeur, la pression est de 2 bar (1 bar atmosphère + 1 bar d'eau). Le volume est divisé par 2 (loi de Boyle-Mariotte : P×V = constant). À 20 m : volume divisé par 3, à 30 m : divisé par 4.

Situation – Hugo, moniteur de plongée (Marseille, Frioul)

Hugo, moniteur niveau 4 chez Plongée Frioul, prépare une plongée pour 6 stagiaires. Profondeur prévue : 20 m. Il doit calculer la pression à cette profondeur, l'autonomie d'air et expliquer pourquoi remonter trop vite est dangereux.

Pression vs profondeur — loi de Boyle-Mariotte Surface 0 m V₀ P = 1 bar 10 m V₀/2 P = 2 bar 20 m V₀/3 P = 3 bar 30 m V₀/4 P = 4 bar

📖 Vocabulaire

Pression absolue (en plongée)
Pression atmosphérique + pression hydrostatique. À 10 m sous l'eau : 1 atm + 1 atm = 2 atm.
Boyle-Mariotte
À température constante, P × V = constante pour une quantité fixe de gaz.
Accident barotraumatique
Lésion d'organes contenant du gaz (poumons, oreilles, sinus) lors de variations rapides de pression.

Document 1 — Données plongée

Problématique : Combien de temps Hugo peut-il rester à 20 m avec sa bouteille, et pourquoi doit-il remonter lentement ?

Q1 APP

Calculer la pression absolue à 20 m de profondeur.

P(20m) = P_atm + 20/10 × 1 = 1 + 2 = 3 bar.

Q2 REA

Avec la loi de Boyle-Mariotte, si un poumon à la surface contient 5 L d'air (P=1 bar), quel volume à 20 m si on retient sa respiration ?

P₁V₁ = P₂V₂ → 1 × 5 = 3 × V₂ → V₂ = 5/3 ≈ 1,7 L.

Le poumon est comprimé. (En vrai, le plongeur respire à la pression ambiante avec son détendeur, donc le poumon reste à ≈ 5 L.)

Q3 ANA ⚠️

Cas dangereux : Hugo respire normalement à 20 m (poumon = 5 L à 3 bar), puis remonte à la surface en bloquant sa respiration. Quel volume aurait le poumon à 1 bar ?

P₁V₁ = P₂V₂ → 3 × 5 = 1 × V₂ → V₂ = 15 L.

Impossible : le poumon humain ne fait que ~ 6 L max → déchirure pulmonaire (surpression). C'est pourquoi la règle absolue de la plongée est : NE JAMAIS BLOQUER SA RESPIRATION EN REMONTANT.

Q4 REA

Le volume d'air utilisable de la bouteille est V = 11 L à 200 bar. Quel volume d'air équivalent à pression atmosphérique (1 bar) cela représente-t-il ?

P₁V₁ = P₂V₂ → 200 × 11 = 1 × V₂ → V₂ = 2 200 L d'air à pression atm.

Q5 ANA

À 20 m, à chaque respiration, Hugo respire de l'air à 3 bar. Sa consommation au repos est de 20 L/min à pression ambiante. Combien de litres d'air « équivalent surface » respire-t-il par minute à 20 m ?

Le détendeur délivre l'air à la pression ambiante (3 bar). 20 L à 3 bar = 60 L équivalent surface.

Hugo consomme donc 60 L d'air « surface » par minute à 20 m, soit 3 fois plus qu'en surface.

Q6 ANA

Estimer l'autonomie de la bouteille à 20 m, en gardant 50 bar de marge de sécurité (donc 11 × 150/200 ≈ 8 L utilisables).

Volume utilisable = 200 × 11 − 50 × 11 = 11 × 150 = 1 650 L équivalent surface.

Consommation 60 L/min → autonomie = 1 650 / 60 ≈ 27 min à 20 m.

En réalité, il faut aussi prévoir la remontée et la décompression : Hugo prévoit ≈ 20 min utiles à 20 m.

Q7 VAL

À 30 m, quelle serait l'autonomie ? Comparer à 20 m.

P(30m) = 4 bar. Consommation = 20 × 4 = 80 L/min équivalent surface.

Autonomie = 1 650 / 80 ≈ 21 min (vs 27 min à 20 m).

L'autonomie chute vite avec la profondeur, à cause de la pression qui augmente la « consommation » d'air en volume.

Q8 COM

Briefing de Hugo avant la plongée (4 lignes).

Briefing plongée 20 m — Hugo (Plongée Frioul)
• Profondeur 20 m → 3 bar absolus → conso 3× la surface. Bouteille 12 L/200 bar = ≈ 25 min utiles.
Règle d'or : jamais bloquer sa respiration en remontant (surpression pulmonaire).
• Vitesse de remontée : 10 m/min max + palier de sécurité 3 min à 5 m.
• Retour bouteille à 50 bar mini. Vérification manomètre toutes les 5 min.

✅ Auto-évaluation

Bonus — Accident de décompression

Pourquoi faut-il remonter lentement et faire des paliers ?

Sous pression, l'azote de l'air se dissout dans le sang et les tissus. À la remontée, la pression diminue : l'azote redevient gazeux et forme des bulles. Si on remonte lentement, les bulles partent par les poumons. Si on remonte trop vite, elles bouchent les vaisseaux sanguins (« bends » = accident de décompression : douleurs articulaires, paralysie, voire mort). Les paliers (3 min à 5 m) laissent le temps à l'azote de s'éliminer en douceur.

Analogie : ouvrir une bouteille de soda. Lentement = pas de mousse. Rapidement = explosion.

À retenir

📚 §V (Loi de Boyle-Mariotte) de la leçon Ch07.