Flottabilité en eau salée vs eau douce pour la plongée sous-marine

2024 Auteur: Cyrus Reynolds | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-07 23:44

Un objet est plus flottant dans l'eau salée que dans l'eau douce, mais pourquoi ? La flottabilité d'un objet est déterminée par deux forces:

La force vers le bas: égale au poids de l'objet
La force ascendante: égale au poids de l'eau que l'objet déplace (c'est ce qu'on appelle le principe d'Archimède)

Les forces ascendantes et descendantes s'opposent l'une à l'autre. En raison de ces forces, l'objet flottera, coulera ou restera suspendu dans l'eau. La flottabilité de l'objet peut être décrite de l'une des trois manières suivantes:

Flottabilité négative: Le poids de l'objet est supérieur au poids de l'eau qu'il déplace. L'objet coulera.
Positivement flottant: Le poids de l'objet est inférieur au poids de l'eau qu'il déplace. L'objet flottera.
Flottant neutre: Le poids de l'objet est exactement égal au poids de l'eau qu'il déplace. L'objet restera suspendu au milieu de l'eau et ne flottera ni ne coulera.

L'eau salée pèse plus que l'eau douce

Un pied cube d'eau salée pèse (en moyenne) 64,1 livres, tandis qu'un pied cube d'eau douce ne pèse que 62,4 livres. La raison de ladifférence de poids est que l'eau salée contient du sel dissous.

La dissolution du sel dans l'eau augmente la densité de l'eau, ou la masse par unité de volume. Lorsque le sel est ajouté à l'eau, il réagit avec les molécules d'eau, formant une liaison polaire avec l'eau qui réorganise les molécules de sel et d'eau avec un effet inhabituel:

Un pouce cube de sel ajouté à un volume d'eau n'augmentera pas le volume d'eau d'un pouce cube. Une explication simpliste est que les molécules d'eau s'emballent étroitement autour des molécules de sel, se serrant plus près les unes des autres qu'elles ne le font lorsque le sel n'est pas présent. Lorsqu'un pouce cube de sel est ajouté à un volume d'eau, le volume d'eau augmente de moins d'un pouce cube.

Un pied cube d'eau salée contient plus de molécules qu'un pied cube d'eau douce et, par conséquent, pèse plus.

Rappelez-vous que le principe d'Archimède stipule que la force ascendante exercée sur un objet immergé est égale au poids de l'eau qu'il déplace. L'eau salée pèse plus que l'eau douce, elle exerce donc une plus grande force vers le haut sur un objet submergé. Un objet qui déplace un pied cube d'eau douce subira une force ascendante de 62,4 livres, alors que le même objet dans l'eau salée subira une force ascendante de 64,1 livres.

Changer entre l'eau douce et l'eau salée

À ce stade, il est possible de faire des prédictions générales sur la flottabilité d'un objet (ou d'un plongeur) lorsqu'il est déplacé de l'eau douce à l'eau salée et vice-versa. Considérez les cas suivants:

Un objet dont la flottabilité est neutre dansl'eau douce flottera lorsqu'elle sera placée dans de l'eau salée. Dans l'eau douce, le poids de l'objet est exactement égal au poids de l'eau qu'il déplace, et les forces vers le bas et vers le haut sur l'objet sont égales. Lorsque l'objet est déplacé vers de l'eau salée, le poids de l'eau qu'il déplace augmentera et la force vers le haut sera supérieure à la force vers le bas. L'objet flottera positivement dans l'eau salée.
Un objet dont la flottabilité est neutre dans l'eau salée coulera lorsqu'il sera placé dans de l'eau douce. Dans l'eau salée, le poids de l'objet est exactement égal au poids de l'eau qu'il se déplace, et les forces vers le haut et vers le bas sur l'objet sont égales. Lorsque l'objet est déplacé vers de l'eau douce, le poids de l'eau qu'il déplace diminuera et la force vers le bas sur l'objet sera supérieure à la force vers le haut. L'objet aura une flottabilité négative en eau douce.
Un objet flottant négativement ou positivement dans l'eau salée deviendra plus flottant négativement lorsqu'il sera placé dans de l'eau douce, mais nous ne pouvons pas prédire s'il coulera ou flottera sans plus d'informations. Un objet subira une force ascendante plus faible en eau douce qu'en eau salée et sera moins flottant en eau douce. Cependant, pour déterminer si l'objet va couler ou flotter, il est nécessaire de connaître le poids exact de l'objet et le poids exact de l'eau qu'il déplace.
Un objet qui flotte négativement ou positivement dans l'eau douce deviendra plus flottant positivement lorsqu'il sera placé dans de l'eau salée, mais nous ne pouvons pas prédire s'ilva couler ou flotter sans plus d'informations. Cependant, pour déterminer si l'objet va couler ou flotter, il est nécessaire de connaître le poids exact de l'objet et le poids exact de l'eau qu'il déplace.

Peser un plongeur

Il est clair qu'un plongeur flottera plus positivement en eau salée qu'en eau douce, et devra ajuster ses poids en conséquence. Le plongeur devra porter plus de poids en eau salée qu'il n'en aura besoin en eau douce. Le poids que le plongeur doit porter dépendra de divers facteurs, notamment sa masse corporelle, sa protection contre l'exposition, le type de bouteille qu'il transporte et son équipement de plongée.

La ceinture lestée d'un plongeur ne représente qu'un petit pourcentage de son poids total; son poids corporel, son réservoir et son équipement de plongée contribuent également à son poids et à la force descendante exercée sur son corps. Les plongeurs changent souvent de combinaisons (ou de combinaisons étanches) et d'autres équipements lorsqu'ils changent de lieu de plongée, et la force vers le haut exercée sur le plongeur peut varier en fonction de ces facteurs, ainsi que du type d'eau.

Il est impossible de prédire le changement de poids nécessaire pour un plongeur individuel sans connaître son déplacement d'eau, son poids total et la salinité de l'eau dans laquelle il va plonger. Le moyen le plus simple pour un plongeur de déterminer la pondération appropriée est de effectuer un test de flottabilité chaque fois qu'il passe de l'eau douce à l'eau salée et chaque fois qu'il change une pièce de son équipement de plongée. Cependant, étant donnéque tous les facteurs restent les mêmes, à l'exception du type d'eau, un plongeur peut devoir presque doubler son poids lorsqu'il passe de l'eau douce à l'eau salée ou le réduire de moitié lorsqu'il passe de l'eau salée à l'eau douce.

Considérations supplémentaires

Pour compliquer les choses, la salinité de l'eau salée varie dans le monde. Certains plans d'eau peuvent être plus salés que d'autres. Bien sûr, un plongeur flottera plus positivement dans une eau plus salée. Le poids moyen d'un pied cube d'eau salée est de 64,1 livres, mais dans la Mer Morte, un pied cube d'eau pèse environ 77,3 livres ! Un plongeur serait beaucoup plus flottant dans la mer Morte.

La température affecte également la densité de l'eau. L'eau froide est plus dense que l'eau chaude. L'eau atteint sa densité maximale à environ 39,2 ° F, et un plongeur qui s'aventure dans des eaux très froides peut remarquer qu'il a une flottabilité un peu plus négative que dans des eaux plus chaudes.

De nombreux sites de plongée exigent qu'un plongeur se déplace à travers des couches de températures d'eau différentes (thermoclines) ou des couches de salinités différentes (haloclines). Un plongeur se déplaçant entre ces couches remarquera des changements dans sa flottabilité.

Les objets (tels que les plongeurs) seront plus flottants en eau salée qu'en eau douce. Pour prédire la flottabilité d'un plongeur, il faut connaître son poids total, équipement compris, ainsi que le poids de l'eau qu'il déplace. Il est beaucoup plus facile d'effectuer un contrôle de flottabilité avant une plongée que d'essayer de déterminer mathématiquement la quantité de poids qu'un plongeur doit transporter. De plus, les plongeurs qui utilisent des bouteilles en aluminium devront se peser pour compenser lechangement de flottabilité du réservoir pendant une plongée; un réservoir en aluminium deviendra plus positivement flottant à mesure qu'il est vidé.