E34 Résistance aux chocs

Topique

La résistance aux chocs d'un insecte est généralement extraordinaire compte tenu de sa taille : une fourmi, par exemple, parvient à tomber d'une hauteur considérable et à survivre à cette chute. De plus, ses mandibules, qui constituent déjà un autre modèle de ce système, frappent à une vitesse considérablement élevée.

La théorie de l'impact de Hertz, quant à elle, prédit à la fois la force maximale finale et la durée finale de ce contact hertzien, ce qui constitue déjà un autre modèle de ce système, appliqué ici à un impact dynamique spécifique entre deux corps élastiques.

Le coefficient de restitution de cet insecte, par ailleurs, quantifie la quantité d'énergie cinétique finale conservée lors de cet impact : chez un insecte en chute libre, cette dissipation d'énergie finale au sein de sa cuticule, qui constitue déjà un autre modèle de ce système, et au sein de son propre corps, atténue par conséquent la force finale de l'impact. Le fait que la cuticule de cet insecte dissipe une proportion encore plus importante de cette énergie cinétique signifie que, par conséquent, la force finale de l'impact sur l'insecte est également encore plus faible.

Cette même résistance finale à la rupture de la cuticule détermine, à son tour, la taille maximale du défaut que la cuticule peut tolérer sans propagation catastrophique d'une fissure.

Cette même cuticule sclérotisée, qui constitue déjà un autre modèle de cet assemblage, possède, en revanche, sa propre structure de résistance finale à la rupture, semblable à celle de la nacre d'un mollusque équivalent.

Ainsi, ce modèle, grâce à son extraordinaire résistance aux chocs compte tenu de la taille de l'insecte, permet à cette crevette-mante d'exploiter l'onde de cavitation finale générée lors de l'impact avec l'eau – cette même équation d'onde de choc – pour générer une pression finale capable de détruire une coquille dure équivalente. Le fait que cette crevette-mante génère une onde de cavitation encore plus intense signifie que la pression finale qu'elle exerce sur cette coquille dure est également plus grande, poussant ainsi la résistance aux chocs de ce modèle encore plus près de sa limite extraordinaire.

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