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

Garde88

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Posté le 17/07/2009 à 09h25

Je pense que le facteur vitesse depend également de la forme du membre notamment posterieur qui chez les quadrupéde est en forme de Z avec des os relativement long se qui emplifie la force du mouvement (prend le posterieur d'un cheval lorsque tu le tiends en surpension et que tu regarde la forme qu'il a il est tout a fait etudier pour avoir une force de poussé )

Chatdoc

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Posté le 17/07/2009 à 10h07

Pour répondre aux questions, je ne pense pas qu'il n'y a pas de déplacement du centre de gravité du cheval sur le plan vertical. Ce déplacement survient moins fréquemment qu'au trot et sa vitesse est moindre, ce qui fait qu'il est plus confortable pour le cavalier.

Ensuite, attention, la "réception" du galop se fait sur un postérieur (regarde les planches reproduites par Samsam) et non sur les antérieurs.

Je pense que le fait que le cheval est 4 membres joue sur la vitesse car il permet de mobiliser des forces de type "ressort" dans le dos. On le constate aisément chez le guépard. La longueur des différents segments et les angles qu'ils forment entre eux jouent également un grand rôle.
On le constate quand on examine des chevaux de course, plus rapide, et des chevaux ayant peu d'aptitudes à la vitesse.


PS : Turlupine, Mag, votre discussion et les précisions apportées sont très intéressantes :)

Magdu84

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Posté le 17/07/2009 à 10h09


pierre29 a écrit le 17/07/2009 à 02h19:
oulà c'est parti en sucette là

c'est peut-être toi la pollueuse alors .. la prochaine fois ouvres un autre sujet..

darwin c'est intéressant mais c'est un très long débat, d'ailleurs j'ai aussi mon avis quand je lis qqun qui dit qu'un individu n'évolue pas (pourquoi l'homme a une vision qui diminue, une taille qui augmente, un volume boîte crânienne qui augmente ... tout en survivant bien sûr ) ... bref ..


Hou là, tu peux rester sympa quand même!
Tu verras si tu restes sur ce forum qu'un post ça ne se contrôle pas et ça peut partir en sucette sur plusieurs pages. Je t'ai quand même donné des arguments mais tu ne sembles pas y avoir prêté attention...

Un individu n'évolue pas dans le sens "évolution" à l'échelle de l'espèce. Les girafes naissent avec un cou d'une certaine taille (en raison de modifications de l'expression génétique). Ce n'est pas parcequ'elles essayent d'étirer leur cou qu'elles vont gagner 30 cm de long et surtout, les modifications acquises au cours d'une vie ne peuvent pas être transmises à la descendance car elles ne sont pas inscrites dans les gènes.

Tu parles d'augmentation de taille, de volume de boite cranienne c'est tout simplement le processus de croissance...
La diminution de l'acuité visuelle est liée à une altération (les organes s'abiment, ou la rétine perd de sa souplesse). Tout cela est encore une fois génétique, c'est une préprogrammation. Seule la reproduction permet d'obtenir un individu avec des gènes modifiés.
C'est toi qui semble avoir fait un contresens dans le débat, je ne parlais pas d'évolution au sens modification d'un individu mais au sens modification de l'espèce (modification durable et transmissible des gènes).

En tous cas, tu ne m'as pas répondu : pourquoi dis-tu que la colonne vertébrale de l'Homme n'est pas adaptée à la station debout ???

Pour revenir à ta question initiale, si tu compares la course de l'Homme au trot du cheval, tu retrouveras des similtudes puisque le trot est une allure sautée (avec un temps de projection), à 2 temps, symétrique, avec des membres qui fonctionnent par bipèdes diagonaux (antérieur gauche et postérieur droit se soulèvent en même temps pendant que l'antérieur droit et le postérieur gauche se réceptionnent).
Je pense qu'avec tes sublimes équations, tu dois également obtenir une courbe sinusoidale pour le centre de gravité.

Le galop par contre est une allure dissymétrique à 3 temps (il existe un galop sur le pied droit et un sur le pied gauche.
exemple sur le pied droit : le postérieur droit et l'eantérieur droit se posent au-delà du postérieur gauche et de l'antérieur gauche, beaucoup plus efficace pour la propulsion que de "pousser" de façon symétrique...

Ozirus

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Posté le 17/07/2009 à 12h37


magdu84 a écrit le 16/07/2009 à 23h49:
Le pire c'est que toutes les espèces contemporaines à une même époque ont coévolué, c'est-à-dire évolué conjointement. En décimer une a des répercussions sur des dizaines d'autres qui ont à leur tour des répercussions sur des tas d'autres encore...


bon c'est peu etre un peu hors sujet, vu que ca derive un peu sur darwin et lamark (eternel débat tant politique que religieux..), au jour du'aujourdhui, on pourrait supposer (je suis pro-darwinisme !) très logiquement que les espèces continuent d'évoluer, évidement avec nos pauvre 90ans de vie, on peu difficilement voir l'évolution, mais qu'en est t'il justement de l'homme, vu qu'il fait tout pour que le darwinnisme s'inverse, ils ne fait plus en sorte de s'addapter avec une quelconque mutation génétique+sélection naturelle des mutations interressantes ..., mais ils font en sorte d'adapter la société à leur besoin, donc qu'en est t'il de notre propre évolution? va t'on stagner? Perdre la totalité de notre pillosité (vu qu'on s'habille)? perdre notre cerveau (vu que les ordi reflechissent pour nous)? ect ...

bon c'est hors sujet! mon bipède chéri devrais pouvoir balancer un pavé d'ici sous peu, il est totalement passionné par ça (comme moi) mais a un débit de parole encore innégalé!!

Samsam

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Posté le 17/07/2009 à 12h41


ozirus a écrit le 17/07/2009 à 12h37:


bon c'est peu etre un peu hors sujet, vu que ca derive un peu sur darwin et lamark (eternel débat tant politique que religieux..), au jour du'aujourdhui, on pourrait supposer (je suis pro-darwinisme !) très logiquement que les espèces continuent d'évoluer, évidement avec nos pauvre 90ans de vie, on peu difficilement voir l'évolution, mais qu'en est t'il justement de l'homme, vu qu'il fait tout pour que le darwinnisme s'inverse, ils ne fait plus en sorte de s'addapter avec une quelconque mutation génétique+sélection naturelle des mutations interressantes ..., mais ils font en sorte d'adapter la société à leur besoin, donc qu'en est t'il de notre propre évolution? va t'on stagner? Perdre la totalité de notre pillosité (vu qu'on s'habille)? perdre notre cerveau (vu que les ordi reflechissent pour nous)? ect ...

bon c'est hors sujet! mon bipède chéri devrais pouvoir balancer un pavé d'ici sous peu, il est totalement passionné par ça (comme moi) mais a un débit de parole encore innégalé!!


Ah bah si on était tous super velus on n'aurait moins de fashion' victims.

Ceux qui ne sont pas adaptés disparaissent et les autres ont la "chance" de l'être et survivent.

Ce ne sont pas toujours les "meilleurs" qui survivent

Magdu84

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Posté le 17/07/2009 à 12h47

exact !!

Lamarck ne fait plus partie du débat depuis que la génétique existe !

Un organe ne disparait pas si on arrête de s'en servir c'est juste que d'autres caractères (apparus par accident) vont présenter plus d'avantages donc favoriser un autre type d'individus...

Tangram

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Posté le 17/07/2009 à 14h13

moi tout ce que je sais sur le guépard, c'est qu'il tient en partie sa vitesse de la capacité de sa colonne vertébrale à "bouger" (désolée, mes soucis verbaux reprennent le dessus, en fait j'essaye d'expliquer que la colonne se comprime puis se détend, donc envoie elle aussi du mouvement en avant en bougeant en fonction de la foulée du guépard, ce qui n'est pas le cas chez le cheval où la colonne est "fixe" et ne peut monter que sur 2-3cm...), ça plus les griffes plus le centre de gravité bas, la forme générale du corps très levrée (comme un lévrier qui lui aussi est très rapide) font qu'il gagne en vitesse, la force de propulsion de ses grandes (et fortes) pattes arrière qui grâce à cette fichue colonne vertébrale peuvent engager à fond (il n'a pas à dérouler un boulet etc) font monter de suite la puissance... puissance plus vitesse bah voilà le résultat! mais que sur de très courtes distances, car malheureusement pour lui, le guépard n'a pas la capacité cardiaque pulmonaires etc pour supporter l'effort à 110km/h longtemps, ce qui lui vaut de se faire souvent voler ses proies par les hyènes (y'en a toujours qui les suivent, bande de profiteuses!) qui elles, sont taillées pour l'endurance et non la vitesse, voila le pavé!

Pierre29

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Posté le 17/07/2009 à 18h52

bon merci pour vos réponses intéressantes et ça fait plaisir d'échanger avec des personnes visiblement passionnées !!


chatdoc a écrit le 17/07/2009 à 10h07:
Pour répondre aux questions, je ne pense pas qu'il n'y a pas de déplacement du centre de gravité du cheval sur le plan vertical. Ce déplacement survient moins fréquemment qu'au trot et sa vitesse est moindre, ce qui fait qu'il est plus confortable pour le cavalier.


il y en a forcément un du à la gravité lorsqu'il a les 4 pattes en l'air, mais peut-être négligeable vu les autres forces en présence; j'ai beau regardé des vidéos, des fois ça monte des fois pas; il y a des personnes qui sur maya ont fait des simulations de chevaux et pareil, des fois ça monte des fois pas..
il faut que je quantifie l'importance relative de l'énergie cinétique avec l'énergie potentielle, finalement peut-être que la cinétique domine de manière importante dans le cas du cheval (ça varie en fonction de la vitesse chez l'homme, mais elle est bien présente et a son importance, qd on voit un sprinteur avec des mouvements de tête horizontaux, c'est en fait le buste en remontant qui force la tête à bouger vers l'avant, même si techniquement c'est aussi voulu par l'homme pour la stabilisation de sa course)


chatdoc a écrit le 17/07/2009 à 10h07:

Je pense que le fait que le cheval est 4 membres joue sur la vitesse car il permet de mobiliser des forces de type "ressort" dans le dos. On le constate aisément chez le guépard. La longueur des différents segments et les angles qu'ils forment entre eux jouent également un grand rôle.


oui justement il y a une grosse différence de ce point de vue entre le guépard et le cheval; le premier est un modèle d'élasticité et s'étend énormément alors que le second est très rigide et on voit bien que morphologiquement ses mouvements sont limités en amplitude.
d'ailleurs il serait intéressant d'ajouter l'élasticité du guépard à la puissance d'un cheval, peut-être qu'un cheval souple pourrait atteindre 200 km/h !


magdu84 a écrit le 17/07/2009 à 10h09:

Pour revenir à ta question initiale, si tu compares la course de l'Homme au trot du cheval, tu retrouveras des similitudes puisque le trot est une allure sautée


en effet, c'est aussi peut-être une des raisons pour lesquelles le cheval va moins vite en trot, il perd de l'énergie potentielle;
mais vu que je m'intéresse aux vitesses max je préfère me concentrer sur le galop


ozirus a écrit le 17/07/2009 à 12h37:

Perdre la totalité de notre pillosité (vu qu'on s'habille)? perdre notre cerveau (vu que les ordi reflechissent pour nous)? ect ...


HS mais je réagis quand même
pilosité: mon avis c'est que oui on va les perdre ces poils, ceux dont on pas besoin en tout cas (les cils sont encore utiles notamment).
ma pilo étant très faible, suis-je un être évolué ?! ;)
par contre si ta 2ème question mène à une assertion vérifiée, alors non je ne suis pas si évolué que ça .. car j'y ai beaucoup réfléchis et je pense que le cerveau va gagner en taille et en 'puissance' ; en effet un ordi, avant qu'il travaille à notre place, demande beaucoup de travail de l'humain.
par contre si on se reporte à l'histoire des scientifiques, c'est vrai que les ingénieurs modernes ont l'air moins pointus, notamment à cause de l'aide informatique (c'est la culture aussi..). vaste sujet encore


tangram a écrit le 17/07/2009 à 14h13:
moi tout ce que je sais sur le guépard, c'est qu'il tient en partie sa vitesse de la capacité de sa colonne vertébrale à "bouger" (désolée, mes soucis verbaux reprennent le dessus, en fait j'essaye d'expliquer que la colonne se comprime puis se détend, donc envoie elle aussi du mouvement en avant en bougeant en fonction de la foulée du guépard, ce qui n'est pas le cas chez le cheval où la colonne est "fixe" et ne peut monter que sur 2-3cm...), ça plus les griffes plus le centre de gravité bas, la forme générale du corps très levrée (comme un lévrier qui lui aussi est très rapide) font qu'il gagne en vitesse, la force de propulsion de ses grandes (et fortes) pattes arrière qui grâce à cette fichue colonne vertébrale peuvent engager à fond (il n'a pas à dérouler un boulet etc) font monter de suite la puissance.


c'est là où ça va être compliqué je crois; car d'un point de vue de restitution d'énergie, cet effet ressort joue un énorme rôle dans la vitesse.
sinon tu fais référence à la forme des animaux, et le guépard a une forme plus aérodynamique que le cheval; ça doit être l'évolution, car il a besoin de courir vite, plus que le cheval, pour manger. Le cheval lui pénètre un peut moins bien (turbulences derrière la tête et l'encolure, haut sur pattes -> grande surface au vent) mais mieux que l'homme !! d'ailleurs ce sera peut-être l'objet de ma première comparaison quantifiée !

Edité par pierre29 le 17-07-2009 à 19h04



Tangram

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Posté le 17/07/2009 à 18h58

hum donc en gros je me goure pas trop dans ce que je raconte, même quand j'ai du mal...

Magdu84

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Posté le 17/07/2009 à 19h21


pierre29 a écrit le 17/07/2009 à 18h52:
sinon tu fais référence à la forme des animaux, et le guépard a une forme plus aérodynamique que le cheval; ça doit être l'évolution, car il a besoin de courir vite, plus que le cheval, pour manger. Le cheval lui pénètre un peut moins bien (turbulences derrière la tête et l'encolure, haut sur pattes -> grande surface au vent) mais mieux que l'homme !! d'ailleurs ce sera peut-être l'objet de ma première comparaison quantifiée !

Bon, tu n'as pas répondu à mes questions, pas grave, je crois savoir pourquoi...

Le guépard a besoin de courir vite pour attraper une antilope. l'antilope a besoin de courir vite pour échapper au guépard.
C'est la "course aux armements".
Pour comprendre l'évolution, il faut étudier des espèces appartenant à une même niche écologique puisqu'elles évoluent conjointement.
Je ne crois pas qu'il soit très constructif de comparer 2 animaux ayant évolué sur 2 continents différents.

Je pense qu'un Trotteur Français trotte bien plus vite que ne peut galoper un cheval ordinaire (pas un pur-sang forcément). Mais apparemment, ton délire c'est plus les records du guiness.

Bon vu que tu dédaignes répondre à mes remarques ou rebondir sur certaines de mes pistes, je vais te laisser à tes équations et tes contresens scientifiques (et oui, tu ne peux pas te considérer évolué parce que tu es peu poilu, l'évolution n'a pas de but ni de pragmatisme, elle est hasardeuse et ne conduit en aucun cas à une amélioration)

Samsam

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Posté le 18/07/2009 à 21h12


magdu84 a écrit le 17/07/2009 à 19h21:

C'est la "course aux armements".


Extra !

Quim37

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Posté le 18/07/2009 à 21h47

oula!!!!! trop difficile se post pour moi!!!!

bienvenue !!!

j'espere que tu trouveras tes reponses ici^^
mais ca sera pas avec moi!!!!

Kit-kat

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Posté le 18/07/2009 à 21h54


pierre29 a écrit le 17/07/2009 à 02h19:

darwin c'est intéressant mais c'est un très long débat, d'ailleurs j'ai aussi mon avis quand je lis qqun qui dit qu'un individu n'évolue pas (pourquoi l'homme a une vision qui diminue, une taille qui augmente, un volume boîte crânienne qui augmente ... tout en survivant bien sûr ) ... bref ..
Cette évolution ne se fait pas sur un seul individu lambda mais sur toute une espèce au fil du temps. Heureusement pour nos garde-robes et pour nos si jolies casquettes!
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