Bipède vs quadrupède

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Pierre29

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Bipède vs quadrupède
Posté le 15/07/2009 à 17h51

Bonjour à tous,

Je suis nouveau sur le forum, désireux d'en apprendre un peu plus sur nos amis les chevaux, quadrupède donc.

Je fais une étude sur les différences entre la façon de se déplacer des bipèdes (hommes) et quadrupèdes.

En effet comment expliquer qu'un guépard atteint 115km/h alors qu'un humain sature à 40km/h ..
Mais n'ayant pas trouvé d'informations sur la biomécanique du guépard (entre autres) je me tourne vers un sujet qui a l'air d'être plus étudié, à savoir le cheval.

J'ai lu sur le forum que certains s'y connaissent sur la biomécanique du cheval, et je serais intéressé par leur avis sur ce qui va suivre.

A noter que j'implémente différents modèles numériques d'animaux (volants, dans l'eau, sur terre) afin de les comparer aux humains et qu'aujourd'hui je m'intéresse donc aux 'terriens'.

Un homme qui court connaît plusieurs phases . Phase d'impulsion, phase de réception, et phase 'en l'air' (ou il retombe sous l'effet de la gravité). Son centre de gravité lors d'un mouvement longitudinal connaît donc une trajectoire en forme de sinusoïde.
La variation de la position du centre de gravité suivant la verticale, soit delta_y_G constitue une dépense que le muscle doit compenser.
Aussi il y a le delta_x_G qui est du aux phase de réception et d’impulsion (d’où la nécessité de diminuer la phase de réception qui ralentit).

Premièrement intéressons-nous au delta_y_G du cheval.
J’ai fait du cheval quelques fois et j’ai remarqué que quand il trotte les secousses perçues sont plus importantes qu’au galop (en fait j’ai jamais galopé j’ai juste vu la monitrice).
Au trot j’ai l’impression que le centre de gravité des quadrupèdes bouge plus (augmentation du delta_y_G donc) que au galop.
Alors 1) est-ce vrai ? 2) à quoi est-ce du d’un point de vue biomécanique ?
J’en viens même à me demander si lorsque le cheval fait du galop son centre de gravité ne suit pas une trajectoire rectiligne longitudinale ! ce qui expliquerait que l’homme, déjà sur ce point dépenserait plus !

Mais comment cela serait-il possible. Dans le cas où je dirais vrai, est-ce que c’est à cause du relais entre les pattes avant et les pattes arrière, combiné à l’effet ressort du corps ?
c’est-à-dire que les pattes avant réceptionnent, pendant ce temps le corps continue d’avancer et se comprime comme un ressort, et enfin les pattes arrière qui ont eu le temps d’avancer donnent une nouvelle impulsion .
Mais ce que je comprends pas c’est qu’une impulsion ne peut pas être donnée horizontalement, il y a forcément une composant verticale pour permettre l’adhérence.
Donc est-ce que le ressenti quand au delta_y_G est un faux ressenti ?
Ou alors c’est que l’angle d’impulsion est plus faible que chez l’homme à cause d’une morphologie différente, ce qui fait que la variation de la hauteur du centre de gravité est plus faible chez le cheval.

Deuxièmement on a le delta_x_G.
Chez l’homme, la même patte, jambe en fait, fait la réception et l’impulsion, ce qui n’est pas bien car ça nous ralenti. Et l’accélération qui s’en suit doit être plus importante pour conserver la même vitesse.
Le quadrupède lui lorsqu’il fait la réception avec ses deux pattes avant prépare déjà son impulsion avec les pattes arrière donc perd moins de temps entre la phase de réception et d’impulsion, ainsi il peut accélérer davantage et atteindre des vitesses plus importantes (les paramètres de masse musculaire et de résistance due à la pénétration dans l’air mis de côté afin de ne comparer que les coûts liés à la biomécanique).
Est-ce que c’est juste ?

Mes interrogations portent donc davantage sur le delta_y_G.
Est-il nul ? ou plus faible que celui de l’homme ?
Pour le delta_x_G, il me semble plus intuitif et juste qu’il est plus faible chez le quadru grâce à la combinaison pattes avant/arrière.

Bon ceci concerne le galop car ce n’est pas en trot que les quadrupèdes atteignent leur vitesse maxi.
Vous pouvez ceci étant donner votre avis sur le trot si vous vous en sentez, bien que ça m’a l’air plus compliqué, et que y’a déjà beaucoup à faire avec le galop !

Edité par pierre29 le 17-07-2009 à 02h13

Ore62

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Posté le 15/07/2009 à 18h05

tout d'abords bienvenue à toi et chapo pour cette belle thése !!! tu nous pause un interrogatoir ou quoi cela dit c'est interressane quand même , ça fait cogiter

Lafanadedada

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Posté le 15/07/2009 à 19h00

Là....je ne saurais vraiment pas te répondre mais en tout cas tu as déjà fait du très beau travail pour observer tout ca

J'espère en tout cas que tu trouveras tes réponses

Ah oui au fait

Ozirus

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Bipède vs quadrupède
Posté le 15/07/2009 à 19h12

C'est une question pour mon homme ça !!

En tant que blonde, je viens de choper la migraine du siècle x)

Mais bon tant que j'y suis, avant d'avoir la réponse de mon homme, je me lance à l'eau, (même si j'ai forcément capté la question!)

là ou tu compare bipède et quadrupède, tu n'as pas forcément raison, Enfin ... je m'explique.
Un homme cours à 40km/h avec beaucoup d'exercises lol, on va partir sur le calcul le plus rudimentaire qui soit :
2jambes = 40km/h donc logiquement 4jambes = 80km/h
Je crois que je tombe à peux pret juste en disant qu'un cheval peut courrir à 80km/h

ensuite le guépard viens y mettre son grain de sel! Faut dire que les guépard c'est des contortionnistes!! Z'avez vu comment leur dos se plie en 2, d'ou la phase de projection totalement monumentale, c'est sur ça aide!!

Bon bref après mon raisonnement à 2 balles je sors et m'en vais donner ta théorie/demande à mon n'homme

Samsam

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Bipède vs quadrupède
Posté le 15/07/2009 à 19h36







Marey :

Physiologie du mouvement. Le vol des oiseaux, par É.-J. Marey
Le Mouvement de Etienne-Jules Marey et André Miquel
Du Mouvement dans les fonctions de la vie de Etienne Jules Marey

http://web2.bium.univ-paris5.fr/livanc/?cote=extcdf004&do=pdf

Commandant Licart aux éditions Lavauzelle et bien d'autres (Dominique Ollivier...)

des recherches plus "modernes" sont effectuées à l'ENE notamment



Edité par samsam le 15-07-2009 à 19h54



Pierre29

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Bipède vs quadrupède
Posté le 15/07/2009 à 19h58

merci pour la bienvenue.

en fait oui j'ai pas mal cogité et réfléchis sur le sujet mais vu que j'ai pas de chien ni de cheval, j'ai que la vidéo pour faire mes recherches et quelques fois l'avis de personnes en contact avec le sujet, ici le cheval est très apprécié.

Ozirus désolé pour le mal de crâne ;) j'ai bien fait de pas mettre les équations .. ;)
ce que tu dis est intéressant et n'est pas un raisonnement à 2 balles. C'est en effet grâce à leur postérieurs qu'ils arrivent à aller plus vite que l'homme.
D'ailleurs si ça continue comme ça je vais forcément me demander si l'homme n'irait pas plus vite en utilisant ses bras au sol, un style à quatre pattes (mais attention les blessures aux poignets, et il doit falloir muscler bras et épaules aussi)..
notre colonne vertébrale garde les vestiges d'une position à 4 pattes aussi, elle n'a pas encore totalement évolué pour une position debout.
En ce qui concerne le guépard, à l'aide de vidéos on voit en effet que sa capacité à l'étirement est très importante. Il fait aussi une sorte de balancier entre train avant et train arrière et augmente le rendement de sa propulsion grâce à sa grande souplesse. Et là d'un point de vue biomécanique c'est plus compliqué à modéliser qu'un cheval.
Sinon j'attends l'avis de ton bipède .. ;)

Merci Samsam pour ces éléments de bibliographie, je pense bien commander quelques livres pour approfondir le sujet, même si ma première modélisation prendra en compte que les grands principes (par exemple je considère que les 2 pattes avant agissent ensemble, de même que les arrière - tiens d'ailleurs le guépard est beaucoup plus synchronisé de ce point de vue là, étonnant - peut-être car le cheval est moins souple, donc il compense les déséquilibres dus à sa rigidité par une dé-synchronisation de ses pattes ).

Edité par pierre29 le 15-07-2009 à 20h02



Myrific

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Bipède vs quadrupède
Posté le 15/07/2009 à 20h08

à toi !

Je crois que le guépard va aussi très vite car ses griffes ne sont pas rétractiles donc lui permettent d'accrocher mieux le sol .. mais à part ça (ce que tu savais déjà j'en suis certaine ) je ne sais rien

Belle thèse en tout cas !

Fracas

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Bipède vs quadrupède
Posté le 15/07/2009 à 20h11

,
waouh ta thèse ma scotcher !

Pierre29

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Posté le 15/07/2009 à 20h21

oui les griffes lui permettent d'exercer une force sur le sol avec un angle très faible comparé à l'homme grâce à l'accroche (ce qui permet ça est aussi un centre de gravité très bas, et donc le bras de levier entre centre de gravité et force au sol est plus faible

je pense que les sabots du cheval permettent aussi une bonne accroche

sinon une petite vidéo (en anglais désolé) sur comparaison homme/guépard:
https://www.youtube.com/watch?v=7_iAQXyDJns&NR=1

mes modélisations numériques, si j'arrive à prendre assez de paramètres en compte, devraient me permettre de donner la différence sur 100 m théorique (en prenant en compte qu'en 2sec le guépard peut atteindre 75km/h, effort pas plus long qu'une 20aine de sec .. etc tout ça à convertir en énergie)

mais encore une fois ça a l'air plus simple de faire ça avec un cheval, car je trouve plus de données sur ce quadrupède, largement étudié en véto

Myrific

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Posté le 16/07/2009 à 22h08

Personnelement, je ne crois pas que les sabots des cevaux permettent une bonne accroche

Ils trébuchent plutôt facilement, ne tiennent pas sur le verglas, glissent pour peu qu'un sol ne soit pas adapté...

Mais en tout cas, bon courage pour la suite de ta thèse

Magdu84

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Posté le 16/07/2009 à 22h35

chez le cheval, seule le métatarse et le doigt du milieu (le n°3 de nos 5 doigts) s'est développé, renforcé et allongé.

Le sabot n'est pas pratique pour marcher sur le verglas mais il a l'avantage de concentrer toute la force de propulsion sur le doigt central. C'est une excellente adaptation à la course sur un sol herbeux.

Le guépard a le records du monde de vitesse mais il ne faut pas oublier qu'il tient uniquement en sprint.
Le cheval avec son coeur de 3 kgs peut galoper plus d'1 h si nécessaire (en endurance, avec l'entrainement adéquat, il peut faire des boucles de 30 kms sans halte, le guépard ne pourrait pas tenir la distance !!)

N'oublions pas aussi que le régime alimentaire carnivore permet une bien meilleure assimilation des protéines, donc un meilleur tonus musculaire...

Kater

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Posté le 16/07/2009 à 22h50

Ben moi je renverrai vers Darwin.
l'évolution en fonction des besoins.
Faut reconnaitre que pour choper de l'herbe, y a pas besoin de courir vite!

Magdu84

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Posté le 16/07/2009 à 23h03


pierre29 a écrit le 15/07/2009 à 19h58:

.
D'ailleurs si ça continue comme ça je vais forcément me demander si l'homme n'irait pas plus vite en utilisant ses bras au sol, un style à quatre pattes (mais attention les blessures aux poignets, et il doit falloir muscler bras et épaules aussi)..
notre colonne vertébrale garde les vestiges d'une position à 4 pattes aussi, elle n'a pas encore totalement évolué pour une position debout.


D'un point de vue évolutif,il n'y a pas d'intérêt pour l'Homme de courir plus vite. La position debout lui a permis d'utiliser des outils en libérant les membres antérieurs tout en pouvant marcher plus longtemps que nos cousins les singes, du fait de son bassin plus court, de son gros orteil longitudinal et non latéral, de la position de son trou occipital parfaitement centrée (orifice permettant de faire la jonction entre la moelle épinière et le crâne). L'Homme est le seul animal à avoir la base du crâne perpendiculaire à la colonne, c'est aussi le seul bipède permanent.
Pourquoi dis-tu que la colonne n'a pas évolué pour la station debout??
Si tu veux parler du coccyx, c'est le vestige de la queue pas de la station debout ( il existe des quadripèdes sans queue)

Samsam

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Posté le 16/07/2009 à 23h04


kater a écrit le 16/07/2009 à 22h50:
Ben moi je renverrai vers Darwin.
l'évolution en fonction des besoins.
Faut reconnaitre que pour choper de l'herbe, y a pas besoin de courir vite!


yep seulement le cheval était à l'origine un habitant des forêts (d'ou sa "mémoire" à aimer les arbres ) c'est ensuite seulement qu'il est devenu un animal de plaines... et de l'importance de courir bien vite puisque dans la plaine c'est un bon moyen d'échapper à la gamelle d'un animal qui a les crocs.

Maintenant le besoin qui fait la fonction hum... et les transformations épigénétiques ?

Edité par samsam le 16-07-2009 à 23h05



Samsam

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Posté le 16/07/2009 à 23h07


magdu84 a écrit le 16/07/2009 à 23h03:

D'un point de vue évolutif,il n'y a pas d'intérêt pour l'Homme de courir plus vite. La position debout lui a permis d'utiliser des outils en libérant les membres antérieurs tout en pouvant marcher plus longtemps que nos cousins les singes, du fait de son bassin plus court, de son gros orteil longitudinal et non latéral, de la position de son trou occipital parfaitement centrée (orifice permettant de faire la jonction entre la moelle épinière et le crâne). L'Homme est le seul animal à avoir la base du crâne perpendiculaire à la colonne, c'est aussi le seul bipède permanent.
Pourquoi dis-tu que la colonne n'a pas évolué pour la station debout??
Si tu veux parler du coccyx, c'est le vestige de la queue pas de la station debout ( il existe des quadripèdes sans queue)


pourquoi courir vite si on peut grimper et se réfugier dans les arbres (clavicule).

Magdu84

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Posté le 16/07/2009 à 23h08


kater a écrit le 16/07/2009 à 22h50:
Ben moi je renverrai vers Darwin.
l'évolution en fonction des besoins.
Faut reconnaitre que pour choper de l'herbe, y a pas besoin de courir vite!

C'est pas la théorie de Darwin, ça !!
C'est la théorie de Lamarck: "la fonction crée l'organe"(selon lui, le cou des girafes s'est allongé car elles essayaient d'atteindre les feuilles au sommet des arbres), théorie révélée fausse!

Selon Darwin , c'est l'environnement qui fait pression sur les individus, les mieux adaptés à cet environnement survivent.
Quand l'environnement change, les espèces évoluent progressivement.
Le cheval a besoin de courir vite pour échapper à ses prédateurs puisqu'il ne peut pas se camoufler dans une prairie !
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