Des chercheurs japonais développent et valident un modèle explorant la dynamique régissant les mouvements à grande vitesse chez les guépards –

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  • Qu’est-ce qui fait du guépard le mammifère terrestre le plus rapide ? Pourquoi les autres animaux, comme les chevaux, ne sont-ils pas aussi rapides ? Bien que nous n’ayons pas encore compris pourquoi, nous avons une idée de la façon dont – les guépards, en fin de compte, utilisent une démarche “au galop” à leurs vitesses les plus rapides, impliquant deux types différents de “vol”: l’un avec le membres antérieurs et postérieurs sous leur corps à la suite d’un décollage des membres antérieurs, appelé “vol rassemblé”, tandis qu’un autre avec les membres antérieurs et postérieurs étirés après un décollage des membres postérieurs, appelé “vol étendu”. Parmi ceux-ci, le vol prolongé est ce qui permet aux guépards d’accélérer à des vitesses élevées, et cela dépend des forces de réaction au sol satisfaisant des conditions spécifiques ; dans le cas des chevaux, le vol prolongé est absent.

    De plus, les guépards montrent un mouvement de la colonne vertébrale appréciable pendant le vol, alternant entre la flexion et l’étirement dans les modes rassemblés et étendus, respectivement, ce qui contribue à sa locomotion à grande vitesse. Cependant, on comprend peu de choses sur la dynamique qui régit ces capacités.

    “Tout animal qui court constitue une phase de vol et une phase de position, avec une dynamique différente régissant chaque phase”, explique le Dr Tomoya Kamimura de l’Institut de technologie de Nagoya, au Japon, spécialisé dans la mécanique intelligente et la locomotion. Pendant la phase de vol, tous les pieds sont en l’air et le centre de masse (COM) de tout le corps présente un mouvement balistique. Inversement, pendant la phase d’appui, le corps reçoit des forces de réaction au sol par les pieds. “En raison d’une dynamique aussi complexe et hybride, les observations ne peuvent nous aider que jusqu’à présent à démêler les mécanismes sous-jacents à la dynamique de course des animaux”, a déclaré le Dr Kamimura.

    Par conséquent, les chercheurs se sont tournés vers la modélisation informatique pour obtenir une meilleure perspective dynamique de la marche des animaux et du mouvement de la colonne vertébrale pendant la course et ont obtenu un succès remarquable en utilisant des modèles assez simples. Cependant, jusqu’à présent, peu d’études ont exploré les types de vol et de mouvement de la colonne vertébrale pendant le galop (comme on le voit chez un guépard). Dans ce contexte, le Dr Kamimura et ses collègues du Japon ont maintenant abordé cette question dans une étude récente publiée dans Rapports scientifiques, en utilisant un modèle simple émulant le mouvement vertical et de la colonne vertébrale.

    L’équipe, dans son étude, a utilisé un modèle bidimensionnel comprenant deux corps rigides et deux barres sans masse (représentant les pattes du guépard), les corps étant reliés par une articulation pour reproduire le mouvement de flexion de la colonne vertébrale et un ressort de torsion. De plus, ils ont supposé une symétrie antéro-postérieure, attribuant des rôles dynamiques identiques aux membres antérieurs et postérieurs.

    En résolvant les équations de mouvement simplifiées régissant ce modèle, l’équipe a obtenu six solutions périodiques possibles, avec deux d’entre elles ressemblant à deux types de vol différents (comme le galop du guépard) et quatre, un seul type de vol (contrairement au galop du guépard), sur la base des critères liés aux forces de réaction au sol fournies par les solutions elles-mêmes. Les chercheurs ont ensuite vérifié ces critères avec des données mesurées sur les guépards, révélant que le guépard galopant dans le monde réel satisfaisait effectivement au critère de deux types de vol par flexion de la colonne vertébrale.

    De plus, les solutions périodiques ont également révélé que le galop des chevaux n’implique que le vol rassemblé en raison du mouvement restreint de la colonne vertébrale, ce qui suggère que le vol prolongé supplémentaire des guépards combiné à la flexion de la colonne vertébrale leur a permis d’atteindre des vitesses aussi élevées !

    « Bien que le mécanisme sous-jacent à cette différence de types de vol entre les espèces animales reste encore incertain, nos découvertes étendent la compréhension des mécanismes dynamiques sous-jacents à la locomotion à grande vitesse chez les guépards. l’avenir », spécule un Dr Kamimura optimiste.

    Des robots à pattes inspirants de guépards ! Qui aurait pensé ?

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Institut de technologie de Nagoya. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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