Pourquoi les "petits" êtres ont moins de musculature et sont plus agiles ?

[soliris]

Bonjour,

Dans le cadre de la continuité de ce fil (https://forums.futura-sciences.com/p...de-landau.html), j'aimerais ouvrir ce sujet qui me semble aussi flagrant qu'inexplicable: plus vous descendez vers les plus petits animaux, proportionnellement à leur masse:

1. moins ils ont de musculature
2. plus ils peuvent porter de charges "anormales"
3. plus ils sont agiles (à tourner sur eux-mêmes, c'est important de le dire)..

Passons d'abord aux exemples rapprochés: les canidés et les félins ont beau utiliser l'avantage de la démarche à 4 pattes au lieu de 2, ils ont néanmoins peu de musculature, eu égard aux incroyables sauts ou autre réflexes qu'ils peuvent effectuer (essayez d'être plus rapide que la griffe d'un chat, ou la gueule d'un chien, si vous le taquinez..). Un puma d'Amérique, plus gros, peut passr par votre fenêtre à 4 mètres de hauteur.

Descendons ensuite dans le monde des oiseaux: on dit qu'ils volent parce qu'ils ont la musculature "qui va avec" : c'est évidemment inexact.

Les bourdons ont des battements d'ailes si rapides qu'ils peuvent utiliser les remous (les retours) des mouvements d'air qu'ils créent.

Passons aux araignées: leur taille minuscule leur permet d'avoir des membres d'une portance incalculable, vu la distance qui sépare l'extrémité des "pattes" d'avec un si petit corps. Les "tendons" qu'ils utilisent à l'intérieur des pattes doivent ressembler à des fils de marionnettes !

Et que dire des fourmis qui peuvent porter plusieurs fois leur propre poids..

Donc je repose la question: pourquoi de telles capacités et de telles différences avec le monde des grands mammifères ?
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[stefjm]

Bonjour,
L'analyse dimensionnelle donne des pistes :
https://www.rpn.ch/lddr/physique/dos...eurEchelle.pdf
http://www.personal.psu.edu/jhm10/Be...den_french.pdf

[SULREN]

Bonsoir,
On rencontre le même problème avec nos machines : celui "de la loi du carré et de celle du cube de la dimension".

Les moteurs de très grosses cylindrée, 1 ou 2 litres par cylindre, tournent lentement parce que le volume d'air à admettre dans le cylindre varie comme le cube de la dimension et que la surface de passage par les soupapes varie comme le carré de la dimension, seulement.
Inversement les moteurs de très petite cylindrée tournent très vite et on ne sait pas les faire tourner lentement (à faible vitesse les fuites au segments annulent la compression).

[Olivzzz]

Bonsoir,

Est-ce que ça n'a pas avoir avec le fait que la masse / le volume augmente au cube quand les sections augmentent au carré ? À forme et proportions égales, une patte reprendra moins d'effort au centimètre-carré de section si l'animal est petit.

[A voir en vidéo sur Futura]

[albanxiii]

Bonjour,

Bien que pas directement en rapport avec la question, il y a des éléments qui peuvent vous intéresser dans https://www.fermedesetoiles.fr/docum...-quantique.pdf

[stefjm]

Jolie la relation entre l'homme, la planète et l'atome.

Je laisse en exercice celle entre les trois masses atomiques, la masse de Planck et celle de l'univers observable...

[soliris]

Wow: je ne pensais pas que cette question fut-ce prise au sérieux.

Et bien qu'à première vue je ne trouve pas encore de référence au numéro 3 de ces affirmations:

"Plus vous descendez vers les plus petits animaux, proportionnellement à leur masse:

1. moins ils ont de musculature
2. plus ils peuvent porter de charges "anormales"
3. plus ils sont agiles (à tourner sur eux-mêmes, c'est important de le dire).. "

Cependant toutes vos réponses sont fantastiques.. je tombe d'admiration, stefjm, Sulren, olivzzz et albanxiii !

Y en a pour des semaines à analyser tout cela..
En premier lieu, ces préoccupations de dimensions et d'échelle concernant les êtres vivants s'appelle : biophysique. Voilà un joli nom.

Des tas de fonctions à étudier, et peut-être à la clef le moyen de démontrer que le temps est variable suivant.. l'une ou l'autre variable.
Merci à vous tous.

[albanxiii]

Jolie la relation entre l'homme, la planète et l'atome.

Je savais que cela ne vous laisserai pas totalement insensible

Wow: je ne pensais pas que cette question fut-ce prise au sérieux.

Conseil en noir : évitez de dire ça, ça vous discrédite.

Remarque en vert : c'est bien de l'admettre, maintenant vous allez être suspecté de trollage à chaque post !

Concernant la 3ème affirmation, il faudrait regarder du coté de la remarque de Olivzzz au message #4.
D'ailleurs, je ne suis pas sur que ce soit l'agilité qui soit en question. Je pencherai pour la puissance. Puissance = force x vitesse.
Si on admet que la force est proportionnelle à la section d'un muscle (ce qui est vrai, sauf si on suit un entraînement sportif de force, dont l'effet sera d'améliorer la coordination nerveuse, et donc la force, mais on sort du sujet...) on peut se demander si la puissance ramenée à 1 kg d'animal mise en jeu pour un mouvement rapide d'un petit membre d'animal (ex : battement des ailes d'un oiseau) est du même ordre de grandeur ou non qu'un mouvement plus lent d'un plus gros animal (ex : un éléphant qui marche).

Il y a surement aussi une limite liée au métabolisme dans les muscles (et si on commence à regarder ça, il faut aussi préciser si on regarde des efforts courts (limités par les stocks d'ATP), de durée moyenne (limités par la glycolyse), ou de longue durée (filière oxydative)).

Effectivement, c'est plus de la biophysique.

[stefjm]

Wow: je ne pensais pas que cette question fut-ce prise au sérieux.

Eh si...
Pour l'imparfait du subjonctif du verbe être : fût

3. plus ils sont agiles (à tourner sur eux-mêmes, c'est important de le dire).. ")

Moment d'inertie en M.R^2 plus faible.
Moment cinétique en M.L^2.T^-1 plus faible

Je savais que cela ne vous laisserai pas totalement insensible

J'aime bien JMLL ainsi que JP Uzan.
Avec ce raisonnement physique que j'aime bien, on arrive assez facilement à trouver que la température des points triples de l'eau, de l'hydrogène et de l’oxygène est .

Ou bien

C'est redoutable d'efficacité!

Cordialement

[penthode]

le débat dépasse largement la biologie !

les légers et agiles avions français de la WW1 ( BB NIEUPORT) faisaient des ravages faces aux lourds chasseurs allemands , mieux armés et plus puissants.

[soliris]

le débat dépasse largement la biologie !

les légers et agiles avions français de la WW1 ( BB NIEUPORT) faisaient des ravages faces aux lourds chasseurs allemands , mieux armés et plus puissants.

Question vite faite concernant les avions et ce fichu "flux du Temps", sujet qui me tient à coeur: pourquoi faut-il ralentir le film d'une maquette d'avion, qui fait un looping dans un faux ciel, pour faire croire au spectateur qu'il s'agit d'un vrai Mirage (par exemple) en action ? En fonction de cela, imaginez ce que peut être le rythme des échanges au niveau des virus, par exemple.

[soliris]

Moment d'inertie en M.R^2 plus faible.
Moment cinétique en M.L^2.T^-1 plus faible

Et donc, quel est le résultat des courses ? Vous divisez l'un par l'autre ou l'autre par l'un, et vous obtenez quoi (je vous en prie, donnez une réponse et une conclusion) ? De mon côté, je partirais pour diviser le moment d'inertie par le moment de force, ce qui donne un résultat en T² dont il faut (peut-être) tirer un enseignement..

J'aime bien JMLL ainsi que JP Uzan.
Avec ce raisonnement physique que j'aime bien, on arrive assez facilement à trouver que la température des points triples de l'eau, de l'hydrogène et de l’oxygène est .

Ou bien

Ce serait bien pour le lecteur inculte que vous citiez au moins ce qu'est Mp, Mn (manganèse ? ), Me.
Cela me rappelle, concernant Planck, qu'en Résonance magnétique nucléaire, faire résonner sur le papier [les unités de la constante de Planck x celles du rapport gyromagnétique] avec le champ magnétique B pour obtenir un relevé d'énergie E, relève d'un imbroglio intellectuel évident.. Car seul un champ pur peut entrer en résonance avec un champ pur.



Donc la réponse énergétique E devrait être déclinée en B² ; ce qui est inacceptable .. pas vrai ? He oui, cette masse, en principe irréductible..

[LeMulet]

Pourquoi les "petits" êtres ont moins de musculature et sont plus agiles ?

Ils ont besoin de moins de muscles de soutien (pour éviter de se déboiter la patte lors de la course (par exemple), il faut des muscles qui maintiennent la rigidité, mais qui ne participent pas à l'effort permettant d'augmenter la vitesse de la course).

Ils ont une inertie plus faible, ce qui leur permet d'accélérer plus vite (ce qu'on peut appeler agilité).

La vitesse de transmission nerveuse étant limitée, un petit animal peut changer les signaux envoyés aux muscles plus rapidement qu'un gros => augmentation de l'agilité également.

Sinon, un article qui pourrait aussi vous intéresser (payant malheureusement pour la version complète) :

Speed is the fundamental constraint on animal movement, yet there is no general consensus on the determinants of maximum speed itself.

Here, we provide a general scaling model of maximum speed with body mass, which holds across locomotion modes, ecosystem types and taxonomic groups.

In contrast to traditional power-law scaling, we predict a hump-shaped relationship resulting from a finite acceleration time for animals, which explains why the largest animals are not the fastest.

This model is strongly supported by extensive empirical data (474 species, with body masses ranging from 30 μg to 100 tonnes) from terrestrial as well as aquatic ecosystems. Our approach unravels a fundamental constraint on the upper limit of animal movement, thus enabling a better understanding of realized movement patterns in nature and their multifold ecological consequences.

https://www.nature.com/articles/s415...Evo_1707_Brose

[soliris]

Ils ont besoin de moins de muscles de soutien (pour éviter de se déboiter la patte lors de la course (par exemple), il faut des muscles qui maintiennent la rigidité, mais qui ne participent pas à l'effort permettant d'augmenter la vitesse de la course).

Donc qu'est-ce qui leur permet d'augmenter la vitesse de la course ?

Ils ont une inertie plus faible, ce qui leur permet d'accélérer plus vite (ce qu'on peut appeler agilité).

Oui, mais si c'est vrai que la masse intervient dans les calculs de force (masse x accélération), qu'est-ce qui, justement, permet, indépendamment de la masse, ou proportionnellement, une telle accélération ? C'est donc tout-à-fait autre chose.. et on est pas en train de parler de "vitesse", élément qui est plus subjectif qu'il n'y paraît.. A propos de vitesse, répondre à cette question "pourquoi faut-il ralentir le film d'une maquette d'avion en vol, pour faire croire au spectateur qu'il s'agit d'un grand avion ?" n'est pas si simple. Ou dit autrement: "pourquoi faut-il ralentir le film de la course d'un chat pour faire croire au spectateur qu'il s'agit d'un éléphant ?" .. Sans rire du tout.

La vitesse de transmission nerveuse étant limitée, un petit animal peut changer les signaux envoyés aux muscles plus rapidement qu'un gros => augmentation de l'agilité également.

Effectivement, la vitesse de transmission des "commandements" chez un chat est incroyable; mais insister uniquement sur l'aspect "nerveux" interne, est-ce la brindille devant les yeux, qui cache le baobab.. ?

Sinon, un article qui pourrait aussi vous intéresser (payant malheureusement pour la version complète) :

https://www.nature.com/articles/s415...Evo_1707_Brose

Merci pour le lien, magnifique !

[stefjm]

Ce serait bien pour le lecteur inculte que vous citiez au moins ce qu'est Mp, Mn (manganèse ? ), Me.

Les trois masses de la chimie : proton, neutron, électron

[soliris]

Ou bien

C'est redoutable d'efficacité!

Efficacité dans quel domaine, qui vous permet de résoudre quelles problématiques ? Celles de la matière noire ? De l'énergie noire ? De la gravitation-qu'on-ne -peut-arrêter ?
Je vous re-signale que la masse de Planck Masse de Planck — Wikipédia.jpg est basée sur la constante de Planck, qui se définit sur l'énergie-joule du photon qui ne possède .. pas de masse.
Photon — Wikipédia.png
Ce qui est très ennuyeux quand on utilise des joules, Mister stefjm

Dîtes-moi ce que je n'ai pas compris dans l'analyse dimensionnelle de votre équation.

[stefjm]

Je n'ai pas compris ce que vous n'avez pas compris.

L'analyse dimentionnelle est efficace pour estimer les valeurs numériques des grandeurs physiques, y compris de la matière noire si vous voulez...

[soliris]

Je n'ai pas compris ce que vous n'avez pas compris.

L'analyse dimensionnelle est efficace pour estimer les valeurs numériques des grandeurs physiques, y compris de la matière noire si vous voulez...

Ok stefjm. Il semble que vous possédiez la formule d'une belle théorie, et ce n'est pas moi qui vais en discuter; disons que j'estime que les grandeurs de Planck sont complexifiées par un choix d'unités.."indécentes" à ce niveau infinétésimal.. c'est tout.

Planck, ses grandeurs (unités) en théorie quantique.jpg


Néanmoins, de cette discussion et en reprenant tableau ci-dessus, j'aimerais tirer la conclusion qu'il existe 2 notions de temps diamétralement opposées, dont une seule est considérée en physique; celle dont nous parlons habituellement est évidemment issue de l'idée que "toute action à réaliser nécessite un certain délai; et donc le temps = retard".

Si je reprends le temps de Planck comme étant égal à 5,39 . 10^-44 sec, ce délai est "inimaginablement court" mais... sa rapidité d'action en est inversément proportionnelle ! Rapidité étant un mot du dictionnaire du français, en physique on pourrait parler de flux cinématique du temps en 1/ sec, ce qui nous projette dans le milieu bien connu des fréquences: la "fréquence de Planck" (ou plutôt la rapidité de P.) serait donc égale à 18. 10⁴² hertz..

Spectre EM.jpg

Les valeurs inverses du temps de P. donnent une déjà une idée de leurs rapidités, infiniment supérieures aux valeurs "habituellement utilisées" du spectre électromagnétique (ci-dessus), pour trouver un ordre de comparaison.
Mais il y a un effet de champ (qui placent les plus petits êtres dans un monde à part) qui fait intervenir des fréquences carrées.. A + pour la suite (..?) Merci de votre attention à tous.

[LeMulet]

"fréquence de Planck" (ou plutôt la rapidité de P.) serait donc égale à 18. 10⁴² hertz..

La grande question sur la vie, l'univers et le reste (en anglais : The Ultimate Question of Life, the Universe and Everything) est – dans l'œuvre de science-fiction de Douglas Adams Le Guide du voyageur galactique – la question ultime sur le sens de la vie.

Une réponse est proposée : le nombre 42, mais le problème est que personne n'a jamais su la question précise.

Dans l'histoire, la réponse est cherchée par le super-ordinateur Pensées Profondes (Deep Thought en version originale¹ et Grand Computer Un dans les anciennes éditions). Cependant, celui-ci n'était pas assez puissant pour fournir la question ultime après avoir calculé la réponse durant 7,5 millions d'années. La réponse de Pensées Profondes embarque les protagonistes dans une quête pour découvrir la question qui y correspond.

https://fr.wikipedia.org/wiki/La_gra...rs_et_le_reste

Eh bien la voilà la question !

[antek]

Eh bien la voilà la question !

Et la réponse me sembel coller . . .