Hakan Oztunc
Dans cet article
-Il n’y a pas que les ailes qui permettent aux oiseaux de voler ; ils ont de nombreuses caractéristiques physiques qui fonctionnent ensemble pour rendre le vol possible. Ils ont besoin d’une légèreté, d’un corps profilé et d’un squelette rigide pour fournir des attaches fermes aux muscles puissants.
-A chaque battement d’ailes, le corps d’un oiseau monte et descend naturellement presque comme un ressort.
Parfois je veux être un oiseau et voler.
Parfois je veux être un poisson et nager.
Je ne sais pas voler ni nager.
Dans l’immédiat ?
Je compte encore et je reprends mes années et les divise avec mes déceptions.
Je recommence aujourd’hui (Anonyme).
En tant qu’êtres humains, le trait du monde animal que nous admirons le plus est probablement la capacité de voler. Les gens rêvent de voler comme des oiseaux depuis des milliers d’années. Les oiseaux peuvent décoller et voler avec des mouvements qui semblent simples à nos yeux. Ils ne font que battre des ailes. La taille et la forme des dernières affectent la façon dont un oiseau vole.
Mais ce ne sont pas seulement les ailes qui permettent aux oiseaux de voler ; ils ont de nombreuses caractéristiques physiques qui fonctionnent ensemble pour rendre le vol possible. Ils ont besoin de caractéristiques légères, d’un corps profilé et d’un squelette rigide pour fournir des attaches fermes aux muscles puissants.
Les oiseaux à petites ailes volent généralement en battant des ailes au moins 40 fois par seconde. D’autre part, la large envergure d’un oiseau plus grand lui permet de planer dans les airs sans battre des ailes. Les ailes pointues d’un martinet l’aident à se déplacer à grande vitesse, tandis que les très longues ailes d’un albatros lui permettent de planer avec peu d’effort.
Les battements d’ailes rapides des petits oiseaux consomment plus d’énergie. Abaisser les ailes de haut en bas signifie soulever et consommer de l’énergie; le battement de bas en haut maintient le vol et l’équilibre. Par exemple, une chauve-souris bat des ailes huit fois par seconde en volant à vitesse de croisière, c’est-à-dire toutes les 0,125 seconde.
Le pinson zèbre est l’oiseau avec la fréquence de battement la plus élevée. Il peut atteindre 26,9 battements d’ailes par seconde, soit 26,9 hertz (Hz), soit 3 à 3,5 fois plus que la chauve-souris dans le même laps de temps. Le battement d’ailes d’un oiseau est supposé symétrique et égal. Cependant, dans la vraie vie, de nombreux oiseaux effectuent des battements et des positionnements asymétriques. Un oiseau ne peut pas toujours voler à plat, en ligne droite. Un battement lent est attendu dans un coup vers le bas, et un battement rapide est vers le haut. Il convient de noter que les petits oiseaux utilisent des vols de taille moyenne pour effectuer des battements alternés et des mouvements composés.
La taille de l’aile est un autre facteur crucial. Les ailes plus grandes produisent une plus grande portance que les ailes plus petites. Ainsi, les petits oiseaux ailés doivent voler plus vite pour maintenir la même portance que ceux qui ont des ailes plus grandes. Lorsque les ailes sont ouvertes, l’envergure d’un oiseau est perpendiculaire à la direction dans laquelle il vole. Il convient également de noter que différentes espèces peuvent voler et attaquer sous différents angles.
À chaque battement d’ailes, le corps d’un oiseau monte et descend naturellement presque comme un ressort. Le mouvement du corps suit également une structure fluctuante en fonction des mouvements des ailes. Lorsque l’aile bat à l’angle droit initial et par rapport à la trajectoire de vol, on peut observer un mouvement ondulatoire dans les ailes. La largeur ici est simplement la hauteur de la forme d’onde de vol. Alors que cette hauteur est de 26 cm chez les chauves-souris, elle est de 12 cm chez les pinsons. Bien que différentes espèces aient des mouvements de battement et des schémas de vol différents, une comparaison des longueurs d’onde des oiseaux peut être faite avec celle des animaux marins, comme les dauphins et les requins, dont les vitesses de nage sont les plus efficaces. La vitesse de croisière optimale chez les dauphins, les requins et les poissons osseux dépend de la fréquence de balancement de la queue et de la largeur de la queue. La valeur numérique sans dimension appelée constante de Strouhal, qui est utilisée pour décrire les mécanismes d’écoulement oscillants, donne généralement une plage comprise entre 0,2 et 0,4. La constante de Strouhal se retrouve également chez les oiseaux volants et les chauves-souris.
Trois facteurs sont nécessaires pour obtenir cette constante : la fréquence, l’envergure et la vitesse. Par exemple, les chauves-souris volent à une vitesse de 6 mètres par seconde. Lors du calcul de la constante de Strouhal, la valeur de fréquence est multipliée par la largeur de l’aile et divisée par la vitesse de l’oiseau.
Calculons la constante de Strouhal du faucon crécerelle. Si la fréquence de la crécerelle est de 5,61 Hz, la largeur est de 0,339 m et la vitesse est de 8,1 m/s, la constante de Strouhal est calculée comme suit :
St =f.A ⁄ U = (5,61).(0,339) ⁄ 8,1= 0,235.
La projection a été faite parmi 42 espèces d’oiseaux différentes. Nous observons que les chauves-souris se rapprochent de la limite supérieure de la constante de Strouhal, tandis que les grands oiseaux se rapprochent de la limite inférieure.
Les hirondelles sont parmi les oiseaux les plus communs. Sur les 74 espèces d’hirondelles dans le monde, 47 vivent en Afrique. Deux d’entre eux – l’hirondelle d’Afrique de l’Ouest (Hirundo domicile) et l’hirondelle d’Afrique du Sud (Hirundo Spilodesa) – portent le nom du continent. Malgré son nom, l’hirondelle d’Europe est également commune en Afrique. Après 54 ans de capture et de libération de 26 285 oiseaux, l’unité de démographie aviaire soutenue par l’Université du Cap dispose de nombreuses données sur ces oiseaux. Des études ont montré que la longueur moyenne des ailes d’une hirondelle européenne adulte est de 12,2 cm et que sa masse corporelle est de 20,3 grammes.
Les mesures connues de fréquence (f) et de largeur (A) de l’Hirondelle d’Europe permettent d’estimer les vitesses d’espèces d’oiseaux similaires. Il est possible d’estimer la vitesse de l’air (U) avec ces deux valeurs. L’hirondelle d’Europe, d’une envergure de 18 cm, peut battre des ailes 18 fois par seconde.
En ignorant la valeur de masse et en regardant les longueurs réelles des ailes, et non l’aile de vol, nous voyons que l’hirondelle européenne bat des ailes 14 fois par seconde et que son envergure de vol est de 23 cm.
Dans ce cas, on peut dire que l’hirondelle européenne bat des ailes en moyenne 15 fois par seconde et que la largeur de l’aile de vol est de 22 cm.
La formule de vitesse est U = (f.A)/St.
Si St=0.2 est pris pour la vitesse la plus élevée Uy = (15.(0.22))/0.2= 16.50 m/s
Si St=0.4 est pris pour la vitesse la plus faible, Ud = (15.(0.22))/0.4= 8.25 m/s.
En faisant la moyenne des vitesses les plus basses et les plus élevées, la vitesse de l’hirondelle européenne est d’environ 12,4 mètres par seconde. Dans ce cas, la vitesse moyenne de l’hirondelle sera de 45 km/h. Si nous calculons la consommation d’essence d’une voiture roulant à la même vitesse, nous constatons que vous pouvez parcourir environ 10 km avec un litre d’essence, ce qui signifie qu’il faudrait 4,5 litres d’essence pour parcourir 45 km. Dans ce cas, le coût (en considérant que les prix de l’essence changent quotidiennement) est d’environ 10 $. Cet argent ne correspond peut-être même pas à la quantité de nourriture que l’hirondelle mange par an ! Nous devrions nous émerveiller devant le superbe design de l’hirondelle européenne.
