M3 Locomotion Impulsive

Topique

La locomotion impulsive génère une force mécanique concentrée en un laps de temps très court, déplaçant le centre de masse verticalement (comme lors d'un saut) ou horizontalement (comme lors de certains bonds).

Avant de générer cette force, de nombreux sauteurs effectuent un cycle de contre-mouvement : le corps descend d'abord, préchargeant les tendons de manière excentrique – c'est-à-dire en les étirant tandis que le muscle se contracte pour ralentir la descente. Cette précharge emmagasine de l'énergie élastique supplémentaire qui s'ajoute à l'énergie générée par la contraction concentrique du muscle lors de la propulsion, augmentant ainsi la puissance maximale atteinte par l'animal juste avant le décollage. Chez le kangourou roux, l'efficacité des bonds répétés augmente avec la vitesse de déplacement, précisément parce qu'à des vitesses plus élevées, une plus grande fraction de l'énergie totale est récupérée de manière élastique au lieu d'avoir à être activement générée par le muscle.

Une fois l'animal envolé, son centre de masse suit une trajectoire balistique durant la phase aérienne du saut, soumis uniquement à la gravité : pour un saut en plein air, sans résistance de l'air, la distance horizontale maximale est atteinte lorsque l'angle de décollage est de 45 degrés par rapport au sol.

Cette même trajectoire balistique s'achève à l'atterrissage, où le corps doit absorber une force d'impact pouvant atteindre cinq à vingt fois son poids. Cette force est dissipée par un travail musculaire excentrique réparti entre la cheville, le genou et la hanche, chaque articulation absorbant une partie de l'énergie d'impact au lieu de la laisser se concentrer en une seule structure.

Chez certains sauteurs spécialisés, comme le hareng-garou ou la grenouille, la puissance de décollage par unité de masse musculaire dépasse la puissance maximale que ce même muscle, isolément, est capable de générer par sa seule contraction. Ceci n'est possible que parce que le muscle ne libère pas toute cette puissance directement, mais charge d'abord un tendon d'énergie élastique lors d'une phase plus lente. Ce tendon libère ensuite cette énergie par à-coups, beaucoup plus rapidement que le muscle ne pourrait se contracter seul, fonctionnant comme une catapulte qui libère instantanément l'énergie élastique préalablement stockée.

Les sauts répétés, mentionnés au début comme une forme de cette locomotion impulsive, sont périodiques et se répètent de manière autosimilaire d'un saut à l'autre : le système entier oscille à sa propre fréquence de résonance, la fréquence à laquelle l'énergie active minimale est nécessaire pour maintenir le saut. Chez les kangourous, la fréquence de saut que l'animal préfère naturellement coïncide précisément avec la fréquence de résonance du système masse-ressort formé par les tendons élastiques de leurs membres postérieurs.

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