A9 Collision

Topique

Un oiseau en vol peut entrer en collision avec une surface solide – une vitre, une éolienne, une ligne électrique, un avion ou une structure urbaine – et, parmi tous les scénarios considérés par cet ensemble de modèles, cette collision est la plus pertinente pour la conservation appliquée : les collisions avec les vitres à elles seules causent la mort de centaines de millions d’oiseaux chaque année en Amérique du Nord. La physique qui décrit cette collision repose sur l’impulsion et la quantité de mouvement : la quantité de mouvement de l’oiseau juste avant l’impact détermine l’ampleur des dégâts causés.

L’impulsion totale que la surface solide transmet à l’oiseau lors de la collision dépend directement de la masse de l’oiseau et de sa vitesse de vol au moment de l’impact : un oiseau plus massif ou volant plus vite possède une plus grande quantité de mouvement pour s’arrêter brusquement et reçoit donc une impulsion totale plus importante lorsqu’il est stoppé par la surface solide.

Cette même impulsion totale peut cependant se traduire par une force maximale très différente selon la durée du contact entre l'oiseau et la surface solide : pour une impulsion totale donnée, plus la durée du contact est courte, plus la force maximale subie par l'oiseau à cet instant est importante, car la même quantité de mouvement est stoppée en moins de temps. Contre du verre, la durée du contact est très courte et la force maximale résultante est très élevée ; contre de la végétation, en revanche, la durée du contact est longue et cette même quantité de mouvement est décélérée de manière répartie, avec une force maximale beaucoup plus faible.

Cette force maximale détermine la contrainte mécanique subie par le crâne et le squelette de l'oiseau au moment de la collision : plus la force maximale est importante, plus la contrainte mécanique que l'os doit supporter est grande. Une collision avec une surface dont la durée de contact est très courte, comme le verre, concentre la contrainte mécanique sur le crâne et le squelette, une contrainte qu'une collision avec la même quantité de mouvement, mais avec une surface de contact plus longue, ne produirait jamais.

Outre l'impulsion totale et la force maximale, la collision implique également l'énergie cinétique que l'oiseau possède du fait de sa masse et de sa vitesse de vol, et qui doit être entièrement dissipée au moment de l'impact. La fraction de cette énergie cinétique dissipée dans les tissus de l'oiseau – au lieu d'être dissipée par déformation de la surface solide avec laquelle il entre en collision – détermine les dommages réels subis par ces tissus, au-delà des contraintes mécaniques localisées déjà subies par le crâne ou le squelette. À partir de l'énergie dissipée dans les tissus et des contraintes mécaniques exercées sur le crâne et le squelette, le modèle calcule la probabilité de mortalité suite à cette collision en fonction de l'énergie cinétique et de la masse de l'oiseau. Ceci permet de comparer ce risque entre différentes espèces – selon leur masse et leur vitesse de vol typique – et entre différents types de structures – selon la durée du contact. Ainsi, cette collision, décrite uniquement par la physique de l'impulsion, de la quantité de mouvement et de l'énergie cinétique, devient un outil direct pour déterminer quelles structures présentent le plus grand risque réel pour quelles espèces.

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