De nouvelles recherches en biomécanique mesurent l’impact de la plongée tête première, main première et pieds premiers et la probabilité de blessure à différentes hauteurs de plongée, fournissant des recommandations basées sur des données pour une plongée en toute sécurité et un modèle pour mesurer l’impact de différentes formes lorsqu’elles plonger dans l’eau.
Pour les plongeurs non formés, les chercheurs ont découvert que les lésions de la moelle épinière et du cou sont probablement supérieures à huit mètres lors d’une plongée tête première ; une blessure à la clavicule est probablement supérieure à 12 mètres lors d’un plongeon main première ; et la blessure au genou est probablement supérieure à 15 mètres avec la plongée pieds premiers.
L’étude « Slamming Dynamics of Diving and its Implications for Diving-Related Injuries » publiée le 27 juillet dans Avancées scientifiques.
Crédit : Pandey et al., Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abo5888
« L’eau est 1 000 fois plus dense que l’air, vous passez donc d’un milieu très dilué à un milieu très dense, et vous allez subir un impact énorme », a déclaré Sunghwan Jung, professeur de génie biologique et environnemental au Collège de Agriculture et sciences de la vie et auteur principal de l’article. « Les humains peuvent choisir comment ils plongent, nous voulions donc examiner l’effet de la position de la plongée. Nous voulions également proposer une théorie plus universelle ou générale sur la façon dont les objets ou les fronts de formes différentes plongent dans l’eau, nous avons donc examiné les fronts de plongée des humains dans différentes postures et des animaux et mesuré les forces d’impact des différentes formes. »
Anupam Pandey, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Jung, est le premier auteur de l’article.
Les chercheurs ont utilisé des modèles imprimés en 3D d’une tête et d’un torse humains presque grandeur nature, d’un torse et d’une tête avec les bras tendus et les pieds, ainsi que des modèles d’une tête de marsouin commun, d’un bec de fou de Bassan et d’un pied de lézard basilic pour examiner l’impact des formes courbes, pointues et plates, respectivement, sur la surface de l’eau. Ils ont plongé les objets dans l’eau et mesuré les forces agissant sur eux et leur répartition dans le temps et ont pu développer un modèle théorique décrivant l’augmentation de la force sur les différentes formes, et comment ces forces augmentaient avec la hauteur de la plongée.
Ils ont ensuite tracé la hauteur et l’impact avec la force que les muscles, les ligaments et les os humains peuvent supporter et ont trouvé la probabilité de différentes blessures – à la clavicule, à la colonne vertébrale et au genou – à différentes hauteurs et à différentes positions de plongée.
« En biomécanique humaine, il existe une énorme littérature sur les blessures par chute, en particulier chez les personnes âgées, et les blessures sportives, comme les commotions cérébrales, mais je ne connais aucun autre travail sur les blessures en plongée », a déclaré Jung.
La recherche pourrait aider à guider les gens vers des choix de plongée plus sûrs – une plongée les pieds en premier, par exemple, est plus sûre depuis des perchoirs plus élevés – et elle souligne également à quel point les animaux de plongée en plongée sont bien adaptés pour atténuer les impacts de la plongée. Les fous de Bassan, par exemple, ont des angles de bec moins profonds qui leur permettent de plonger dans l’eau jusqu’à 24 mètres par seconde. Les dauphins ont des vertèbres cervicales raccourcies et fusionnées qui soutiennent leur tête pendant qu’ils marsouins, écrivent les auteurs.
Comprendre comment les animaux ou les objets traversent les interfaces fait partie des objectifs du programme de recherche plus large de Jung. Son laboratoire a étudié la mécanique de plongée des animaux et comment les animaux sautent hors de l’eau ; un projet en cours se concentre sur la façon dont un renard plonge dans la neige.
« En tant qu’ingénieurs, nous sommes très bons pour faire voler l’avion dans les airs. Nous sommes bons pour faire bouger un sous-marin dans l’eau, mais traverser l’interface, comme vous le voyez dans le monde animal, n’est pas une tâche facile, et c’est quelque chose ce qui intéresse les ingénieurs – faire passer un drone de l’eau à l’air ou de l’air à l’eau, par exemple », a déclaré Jung. « Alors peut-être que cette étude pourra éclairer la nouvelle conception technique à l’avenir qui permettrait aux systèmes de faire cela. Pour nous, nous essayons de comprendre les mécanismes fondamentaux. »
Anupam Pandey et al, Slamming dynamique de la plongée et ses implications pour les blessures liées à la plongée, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abo5888