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# Physique# Dynamique des fluides# Physique biologique

Le vol incroyable des chauves-souris

Découvrez comment les chauves-souris volent et ce qu'on peut en apprendre.

Xiaozhou Fan, Alberto Bortoni, Siyang Hao, Sharon Swartz, Kenneth Breuer

― 7 min lire


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Les chauves-souris sont vraiment des créatures trop cool. Elles filent à toute allure dans le ciel nocturne grâce à leurs ailes uniques. Tu as déjà pensé à comment elles font ça ? Allez, décomposons tout ça.

Les Bases des Ailes de Chauves-souris

Les ailes de chauves-souris, c'est pas comme celles des oiseaux. Au lieu de plumes rigides, les ailes de chauves-souris ont une structure flexible faite de peau tendue sur des os. Ce design spécial permet aux chauves-souris de battre des ailes de manière unique, ce qui les aide à voler avec habileté et grâce.

Pourquoi le Battement Est Important

Le battement, c'est comme ça que les chauves-souris prennent de l'altitude, c'est juste un moyen sympa de dire qu'elles montent dans les airs. Elles peuvent changer la forme de leurs ailes pendant qu'elles battent. Cette flexibilité les aide à prendre leur envol et à voler sur de longues distances sans se fatiguer.

Le Pliage des Ailes : Le Secret de la Nature

Tu as peut-être entendu parler de comment les chauves-souris peuvent plier leurs ailes. Imagine plier un morceau de papier pour le transporter plus facilement. Les chauves-souris font quelque chose de similaire avec leurs ailes !

Que Se Passe-T-Il Quand les Chauves-souris Plient Leurs Ailes ?

Quand une chauve-souris plie ses ailes en vol, elle réduit sa surface alaire. Ce mouvement astucieux aide à minimiser la traînée, c'est la résistance qu'elles rencontrent en volant. Donc, plier aide les chauves-souris à économiser de l'énergie pendant qu'elles volent.

Les Ailes Qui Clapent : C'est Pour Quoi ?

Parfois, les chauves-souris se tapent les ailes ensemble. Ça a l'air marrant, non ? Mais ce mouvement de claquement joue un grand rôle dans leur vol. Quand les ailes se frappent, elles poussent un coussin d'air vers le bas, ce qui augmente leur portance. Imagine un gamin qui essaie de flotter dans la piscine en éclaboussant de l'eau. L'eau se déplace dans une direction et crée de la portance, tout comme dans l'air !

Les Chauves-souris Peuvent Faire des Tours !

Les chauves-souris ne battent pas des ailes n'importe comment. Elles sont comme des danseurs de ballet dans le ciel, utilisant leurs ailes avec précision pour contrôler leurs mouvements. La façon dont elles se tordent, tournent, et même changent de vitesse de vol est incroyable.

Décollage

Quand les chauves-souris commencent à voler, elles utilisent leurs ailes pour prendre de la vitesse avant de monter. Comme ça, elles peuvent planer et manœuvrer facilement, attraper des insectes ou juste se la péter.

Ce Qu'on Peut Apprendre des Chauves-souris

Les scientifiques étudient les chauves-souris pour comprendre comment elles arrivent à être de si fantastiques volantes. En apprenant comment les chauves-souris plient et battent leurs ailes, on peut créer de meilleurs robots volants !

Construire un Robot Inspiré des Chauves-souris

Imagine créer un robot qui peut voler comme une chauve-souris. Des chercheurs ont construit un petit robot appelé Flapperoo, qui imite les ailes de chauves-souris. Ce robot peut battre et plier ses ailes comme une vraie chauve-souris.

Pourquoi un Robot ?

Créer un robot aide les scientifiques à tester leurs idées sans mettre en danger de vraies chauves-souris. Ils peuvent changer la forme des ailes du robot et voir comment cela affecte le vol. Ce genre de recherche nous aide à mieux comprendre la mécanique du vol.

La Science Derrière le Vol

Maintenant, plongeons un peu plus dans ce qui rend le vol des chauves-souris si intéressant. Les chauves-souris ont maîtrisé l'art de voler, mais elles s'appuient sur une science plutôt cool.

Portance, Poussée et Traînée

Il y a trois forces principales impliquées dans le vol : la portance, la poussée et la traînée.

  • Portance est ce qui aide les chauves-souris à monter dans les airs.
  • Poussée est ce qui les pousse en avant.
  • Traînée est la force qui essaie de les ralentir.

Quand les chauves-souris battent et plient leurs ailes, elles travaillent constamment avec ces forces pour maintenir leur équilibre dans les airs.

Le Battement d’Aile

Le mouvement vers le haut et vers le bas est une clé de comment les chauves-souris génèrent de la portance. Quand elles battent vers le bas, elles poussent une énorme quantité d'air vers le bas, créant de la portance. Mais qu'en est-il du mouvement vers le haut ? C'est là que le pliage des ailes devient pratique !

En pliant leurs ailes pendant le mouvement vers le haut, les chauves-souris peuvent réduire la traînée tout en maintenant leur vitesse. C'est comme conduire une voiture avec les fenêtres fermées ; tu vas plus vite avec moins d'air qui pousse contre toi.

Les Superpouvoirs du Robot

Flapperoo n'est pas n'importe quel robot. Il peut battre des ailes de deux manières différentes : il peut juste battre comme un oiseau normal ou plier ses ailes pour réduire la résistance. Ça permet au robot de voler plus efficacement, tout comme une chauve-souris !

Tests Réels

Dans une soufflerie, Flapperoo a été testé à différentes vitesses et angles d'ailes. Les scientifiques ont mesuré combien de portance il générait avec différentes configurations d'ailes. Ils ont découvert que le robot pouvait mieux performer avec le pliage des ailes, tout comme les chauves-souris.

Quoi de Neuf pour Flapperoo ?

Les chercheurs sont super excités à propos de l'avenir des robots volants. Ils espèrent utiliser ce qu'ils apprennent des ailes de chauves-souris pour concevoir des machines volantes encore meilleures. Qui sait ? Peut-être qu'un jour, on aura des drones qui peuvent plier leurs ailes et voler comme des chauves-souris !

Le Mécanisme de Claquement

Alors, qu'en est-il du claquement ? C'est là que ça devient encore plus cool. Quand les chauves-souris se tapent les ailes ensemble, elles créent un puissant jet d'air qui pousse vers le bas. Ce jet peut considérablement augmenter leur portance pendant le vol.

Pourquoi le Claquement Est Important ?

Le claquement aide les chauves-souris à gagner de la portance supplémentaire quand elles en ont le plus besoin. Par exemple, si elles doivent monter rapidement pour échapper à un prédateur, le claquement les aide à gagner cette hauteur supplémentaire.

Chauves-souris : Les Meilleures Volantes

Avec leur incroyable structure d'ailes et leurs techniques de vol uniques, les chauves-souris sont parmi les meilleurs volants qui existent. Elles ont des tours dans leur manche (ou plutôt, dans leurs ailes) qui les aident à planer, piquer et glisser dans la nuit.

Apprendre de la Nature

En étudiant les chauves-souris, les scientifiques espèrent appliquer ces leçons à la technologie et à d'autres domaines. Comprendre le vol des chauves-souris peut mener à des améliorations non seulement dans la conception des drones mais aussi dans notre vision du vol en général.

Conclusion : Tant de Leçons !

Les chauves-souris sont vraiment des créatures fascinantes. Elles ont évolué des techniques de vol uniques qui émerveillent les scientifiques et inspirent la technologie. De battre et plier leurs ailes à créer des jets d'air en claquant, les chauves-souris ont maîtrisé l'art du vol.

Même si on ne volera peut-être jamais comme des chauves-souris, on peut certainement apprécier leurs compétences et peut-être apprendre un truc ou deux pour nos propres inventions. Alors, la prochaine fois que tu vois une chauve-souris voler la nuit, souviens-toi de toute la science derrière ces ailes délicates !

Source originale

Titre: Upstroke wing clapping in bats and bat-inspired robots improves both lift generation and power economy

Résumé: Wing articulation is critical for efficient flight of bird- and bat-sized animals. Inspired by the flight of $\textit{Cynopterus brachyotis}$, the lesser short-nosed fruit bat, we built a two-degree-of-freedom flapping wing platform with variable wing folding capability. In late upstroke, the wings "clap" and produce an air jet that significantly increases lift production, with a positive peak matched to that produced in downstroke. Though ventral clapping has been observed in avian flight, potential aerodynamic benefit of this behavior has yet to be rigorously assessed. We used multiple approaches -- quasi-steady modeling, direct force/power measurement, and PIV experiments in a wind tunnel -- to understand critical aspects of lift/power variation in relation to wing folding magnitude over Strouhal numbers between $St = 0.2 - 0.4$. While lift increases monotonically with folding amplitude in that range, power economy (ratio of lift/power) is more nuanced. At $St = 0.2 - 0.3$, it increase with wing folding amplitude monotonically. At $St = 0.3 - 0.4$, it features two maxima -- one at medium folding amplitude ($\sim 30^\circ$), and the other at maximum folding. These findings illuminate two strategies available to flapping wing animals and robots -- symmetry-breaking lift augmentation and appendage-based jet propulsion.

Auteurs: Xiaozhou Fan, Alberto Bortoni, Siyang Hao, Sharon Swartz, Kenneth Breuer

Dernière mise à jour: 2024-11-03 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.01434

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.01434

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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