Un mouvement rapide sèche la fourrure des mammifères en éjectant des gouttelettes à l'aide de la force centripète.
Introduction
Emmenez votre chien jouer dans l'eau, et quelle est la première chose qu'il fera en sortant ? Secouez probablement la tête et les épaules dans un mouvement semi-circulaire, jetant de grosses gouttelettes d'eau sur tout ce qui se trouve à proximité.
Cette loi peut sembler peu stratégique, mais du point de vue de l'efficacité énergétique, elle l'est tout à fait. En fait, de nombreuses espèces de mammifères font la même chose - et la magie du mouvement se résume à la physique.
La stratégie
Le séchage rapide est important pour les mammifères car l'eau tapisse leur fourrure, réduisant considérablement sa valeur isolante. Par temps frais, éliminer l'eau et retrouver la valeur isolante du manteau peut être littéralement une question de vie ou de mort. Et même s'il faut de l'énergie pour faire tourner rapidement la tête et les épaules, il faudrait des ordres de grandeur supplémentaires pour chauffer le corps suffisamment pour évaporer la grande quantité d'eau qu'un manteau de fourrure peut absorber.
L'efficacité de la technique de l'épaule se fait sentir au niveau moléculaire. Tension superficielle et maintenir l'humidité sur les cheveux. Un animal tremblant contre ces forces en utilisant un mouvement circulaire pour générer une force centripète, la même action qui essore l'eau de vos vêtements dans une machine à laver.
L'agitation rotative déploie une force centripète pour contrer la tension superficielle qui retient l'eau sur les cheveux.
L'agitation rotative déploie une force centripète pour contrer la tension superficielle qui retient l'eau sur les cheveux.
La rapidité avec laquelle un animal tremble dépend de sa taille. Les petites souris font pivoter leur tête et leurs épaules 27 fois par seconde, tandis que les gros ours ne le font qu'environ 4 fois par seconde. La peau lâche sur la moitié supérieure fonctionne comme une version douce et circulaire d'un propulseur. Il se balance vers l'avant plus loin que les muscles eux-mêmes ne bougent, et il revient lorsque la secousse change de direction, fournissant plus de force à partir de la quantité d'énergie musculaire dépensée que ce ne serait le cas avec une peau plus serrée.
La vitesse de la secousse par rapport à la masse corporelle est suffisamment rapide pour surmonter la tension superficielle retenant l'eau aux cheveux, mais pas si rapide qu'elle provoque la division des touffes de cheveux en poils individuels, qui sont plus résistants à la perte d'eau. Les scientifiques ont découvert qu'une force centrifuge de 10 à 70 fois la force de gravité peut éliminer 70 % de l'eau en beaucoup moins de temps que l'évaporation ne prendrait.
Regardez un chien secouer l'eau de sa fourrure au ralenti.
Le potentiel
Les leçons tirées de la conception de la fourrure et de la peau lâche, et de la vitesse à laquelle les mammifères secouent pour expulser l'eau de leur fourrure peuvent également s'appliquer à l'optimisation des activités humaines. Par exemple, ils peuvent nous aider à définir des vitesses et des tailles de tambour idéales pour les machines à laver et les centrifugeuses ou à en concevoir des versions entièrement nouvelles. Ils peuvent également guider la conception d'équipements auto-séchants ou auto-nettoyants, tels que des caméras sur des véhicules distants explorant d'autres planètes.
