L'équilibre des oiseaux - définition du barycentre

Résumé du document

On sait que pour qu'un corps se trouve en équilibre sur une zone d'appui, il faut que son barycentre, également appelé dans le langage courant "centre des masses" soit au-dessus de cette zone d'appui. On peut donc supposer que le barycentre des oiseaux est idéalement placé, de manière à se trouver au-dessus de leur zone d'appui même en cas de mouvement.

Nous avons focalisé notre étude sur les poules, qui sont beaucoup plus faciles à observer que les oiseaux migrateurs. Comme nous ne pouvions pas manipuler de vrais animaux, nous avons réalisé une maquette, afin d'essayer de déterminer quel est l'angle maximal de mouvement d'un oiseau.

Extraits

[...] Le point d'intersection de la droite et du cercle est le point S. S' est le symétrique de S par rapport à P ; [S'S] est donc un diamètre de C La droite est la parallèle à C passant pas S'. Si l'on effectue une rotation de centre P et d'angle , alors les images des droites et sont verticales, et l'oiseau à une inclination vers l'avant. On peut même dire que cette inclinaison est maximale. En effet, dans cette position, le barycentre de l'animal se trouve encore au-dessus de la zone d'appui de l'oiseau. [...]

[...] On peut donc maintenant compléter le schéma précédent en plaçant le barycentre de l'oiseau : Sur ce schéma, on a également tracé d'autres éléments : le cercle C de centre P représente le perchoir sur lequel se tient l'oiseau la droite est une des deux tangentes à C passant par G. Le point d'intersection de la droite et du cercle est le point T. T' est le symétrique de T par rapport à P ; [T'T] est donc un diamètre de C La droite est la parallèle à passant par T'. la droite est l'autre tangente à C passant par G. [...]

[...] De plus, l'angle de mouvement dépend de la largeur du perchoir. Pour une poule, il n'y a pas de problème puisqu'un perchoir normal a environ 5cm de diamètre, mais la situation devient plus compliquée lorsqu'il s'agit d'un oiseau migrateur. En effet, les fils électriques sur lesquels il s'installe sont beaucoup trop fins pour que les animaux puissent avoir une grande liberté de mouvement. Et pourtant, ils se maintiennent tout de même en équilibre. On peut donc émettre l'hypothèse qu'il y a une explication supplémentaire, cette fois-ci au sein même de la structure des oiseaux. [...]

[...] Sur cette photo, on a représenté en rouge la zone d'appui de l'animal, c'est-à-dire la zone de contact entre ses pattes et le perchoir. Les deux droites noires verticales délimitent la zone dans laquelle doit se trouver le barycentre de l'oiseau pour que celui-ci soit en équilibre. Enfin, le cercle noir est une approximation de la position du barycentre de cette poule. On remarque que ce centre des masses et effectivement au-dessus de la zone d'appui, permettant à l'animal de se maintenir en équilibre. [...]

[...] Cependant, cette explication par la position du barycentre ne peut pas être la seule. En effet, on peut dire que pour maintenir cet équilibre, la poule à priori, besoin de pouvoir corriger sa position à tout moment, si celle-ci a une trop grande inclinaison pour que l'équilibre soit maintenu. Et pour pouvoir corriger cette position, elle doit faire appel à différents muscles. Or, pour que des muscles secondaires (c'est-à-dire autre que le cœur et les autres muscles indispensables à la survie) comme ceux des jambes soient activés, il faut que le cerveau soit en état de fonctionnement normal, ce qui n'est pas le cas pendant le sommeil. [...]