Bonne nouvelle pour les plongeurs maladroits : la physique tient la clef pour les plongeons ventraux moins douloureux.

Nous avons tous eu la malchance de rater une plongée dans la piscine et de nous retrouver dans une douloureuse chute ventrale – ou peut-être l’avons-nous fait délibérément pour impressionner et l’avons aussitôt regretté. Frapper l’eau dans cette position corporelle peut faire comme frapper du béton et entraîner des contusions ou (si l’on tombe d’une hauteur plus grande) des blessures internes. Si les principes de base de la physique sont bien compris, les scientifiques cherchent toujours à mieux comprendre le phénomène dans l’espoir de trouver de nouvelles façons d’atténuer l’impact. Des scientifiques de l’université Brown ont constaté que, surprenant, ajouter un peu de ressort supplémentaire à un corps frappant l’eau peut en fait augmenter la force d’impact au lieu de la diminuer dans certaines conditions, selon un nouvel article publié dans le Journal of Fluid Mechanics. Les implications vont au-delà de la protection des plongeurs; une meilleure compréhension de l’hydrodynamique améliorera les conceptions de navires de guerre, d’hydravions ou de projectiles, ainsi que les véhicules autonomes sous-marins. Du point de vue physique, nous parlons d’un corps élastique frappant la surface de l’eau. La contrainte de passage d’un milieu de l’air à un milieu beaucoup plus dense, comme l’eau, exerce une énorme force lorsque ce corps le déplace. Les forces de cohésion entre les molécules d’eau sont plus fortes à la surface, ce qui rend plus difficile de la pénétrer. (C’est pourquoi les compétitions de plongée utilisent souvent des aérateurs pour créer des bulles d’eau, rompant ainsi la tension superficielle pour protéger les plongeurs.) Un grand volume de fluide doit être accéléré (déplacé) en peu de temps pour correspondre à la vitesse du corps percutant. Plus la surface de l’objet frappant l’eau est grande, plus il y aura de résistance – et avec les chutes ventrales, il y aura une surface beaucoup plus grande qu’avec une simple plongée en cygne, ce qui donnera ce coup caractéristique. Les scientifiques étudient ce phénomène depuis très longtemps, y compris les travaux récents sur les oiseaux plongeurs comme les fous et les martins-pêcheurs. Malgré la contrainte sur leur corps, les fous et les martins-pêcheurs réussissent cet exploit encore et encore sans blessure, en particulier les commotions cérébrales, grâce en partie à leur bec conique effilé, leur permettant de pénétrer dans l’eau sans créer d’onde de compression sous la surface. Les fous replient également leurs ailes en plongeant pour avoir une forme aérodynamique. La dernière étude examine l’impact de corps plus obtus frappant la surface de l’eau, dans laquelle l’impact le plus élevé se produit pendant la phase de «slamming» dite. «La plupart des travaux réalisés dans ce domaine concernent des corps rigides frappant l’eau, dont la forme globale ne change pas vraiment ou ne se déplace pas en réponse à l’impact», a déclaré le co-auteur Daniel Harris de l’université Brown. «Les questions auxquelles nous commençons à répondre sont les suivantes: «Et si l’objet qui frappe est souple, de sorte qu’une fois qu’il ressent la force, il puisse changer de forme ou se déformer? Comment cela change-t-il la physique et, plus important encore, les forces ressenties par ces structures?»