La physique du plongeon tient en deux lois : la chute libre, qui fixe le temps de vol et la vitesse d’arrivée dans l’eau, et la conservation du moment cinétique, qui explique les rotations. Appliquées au corps humain, ces lois relèvent de la biomécanique. Depuis la plateforme de 10 m, le vol dure environ 1,7 seconde et l’entrée dans l’eau se fait à plus de 50 km/h. Et si un plongeur tourne plus vite en position groupée qu’en position tendue, ce n’est pas une question de force : c’est de la biomécanique.
Combien de temps dure un plongeon ?
Le temps de chute ne dépend que de la hauteur. Sans freinage de l’air, un corps qui tombe d’une hauteur h met un temps t :
t = √(2h / g), avec g ≈ 9,81 m/s²
Depuis 10 m, la chute dure ainsi environ 1,4 seconde. Mais le plongeur ne se laisse pas tomber : il s’envole d’abord. À la plateforme, l’envol ne dépasse guère 20 à 30 cm. Au tremplin, la planche renvoie les très bons plongeurs jusqu’à environ 1,5 m au-dessus de son extrémité : leur vol dure donc bien plus longtemps que la hauteur ne le laisse penser.
Résultat : au tremplin de 3 m, un très bon plongeur reste environ 1,5 seconde en l’air, autant qu’à la plateforme de 7,5 m. C’est ce temps de vol supplémentaire qui permet d’enchaîner plusieurs saltos depuis une hauteur modeste.
À quelle vitesse arrive-t-on dans l’eau ?
La vitesse d’arrivée grandit avec la racine carrée de la hauteur de chute, envol compris :
v = √(2g × hauteur de chute)
- Tremplin de 1 m : environ 25 km/h, presque autant qu’une chute de 3 m, grâce à l’envol.
- Tremplin de 3 m : environ 34 km/h, entre la plateforme de 3 m et celle de 5 m.
- Plateforme de 10 m : environ 51 km/h.
- High diving à 27 m : environ 83 km/h, d’où l’entrée obligatoire pieds en premier.
C’est pour cela qu’une entrée à plat fait mal : toute la surface du corps rencontre l’eau au même instant, au lieu de la percer par les mains ou les pieds. Plus la hauteur est grande, plus la technique d’entrée compte. Les profondeurs d’eau prévues sous chaque plongeoir sont détaillées dans notre article Les hauteurs en plongeon.
La biomécanique des rotations : pourquoi le groupé tourne plus vite
Une fois en l’air, le plongeur garde la même quantité de rotation du début à la fin du vol : c’est la conservation du moment cinétique. Ce moment cinétique est le produit de deux grandeurs :
moment cinétique = moment d’inertie × vitesse de rotation
Le moment d’inertie mesure la façon dont le corps est réparti autour de l’axe de rotation. Quand le plongeur se groupe, il rapproche ses jambes de cet axe : son moment d’inertie diminue, et comme le produit reste constant, sa vitesse de rotation augmente. C’est exactement ce que fait une patineuse qui ramène ses bras contre elle pour tourner plus vite.
C’est un cas d’école de biomécanique, la science qui applique les lois de la mécanique aux mouvements du corps : le plongeur ne tourne pas plus fort, il répartit autrement sa masse autour de l’axe de rotation.
- Groupé : le corps le plus compact, la rotation la plus rapide. C’est la position des plongeons à nombreux saltos.
- Carpé : jambes tendues, le corps est plus étendu, la rotation plus lente.
- Tendu : le corps est allongé, la rotation est la plus lente.
Juste avant l’entrée dans l’eau, le plongeur s’ouvre : il ralentit ainsi sa rotation et peut s’aligner à la verticale.
D’où vient la rotation ?
La rotation se crée sur le tremplin ou la plateforme, au moment de l’appel, jamais en l’air. En poussant avec le corps légèrement penché, le plongeur emporte avec lui une quantité de rotation qu’il ne pourra plus modifier pendant le vol. Il ne peut que l’accélérer en se groupant ou la ralentir en s’ouvrant. Les vrilles reposent sur le même principe : un mouvement des bras incline l’axe de rotation du corps.
Ce que la physique du plongeon change à l’entraînement
La biomécanique guide aussi l’entraînement : position du corps à l’appel, moment de l’ouverture, alignement à l’entrée dans l’eau. On apprend d’abord à bien entrer dans l’eau depuis de petites hauteurs, avant d’ajouter des rotations, puis de la hauteur. Les rotations se travaillent d’abord à sec, sur les trampolines et les tremplins de la salle du CAO MGP, où l’on peut répéter un salto sans subir l’impact de l’eau. Pour découvrir une séance type, lisez notre article Premier cours de plongeon, et pour les gymnastes, qui maîtrisent déjà les rotations, Passer de la gym au plongeon.
