Comment les oiseaux volent ?

Comment les oiseaux font-ils pour voler ? 

L'une des exigences pour les machines volantes plus lourdes que l'air est une structure qui allie résistance et légèreté. Cela est vrai pour les oiseaux comme pour les avions. Les oiseaux ont de nombreuses caractéristiques physiques, outre les ailes, qui fonctionnent ensemble pour leur permettre de voler. Pour voler, ils ont besoin de structures légères, aérodynamiques et rigides. Les quatre forces du vol - poids, portance, traînée et poussée - influencent le vol des oiseaux. 

Leurs caractéristiques physiques

Les oiseaux volants ont :

• des plumes légères et lisses - ce qui réduit les forces de poids et de traînée
• un bec, au lieu de mâchoires et de dents lourdes et osseuses - cela réduit la force du poids
• un sternum élargi pour fixer les muscles du vol, ce qui contribue à la force de la poussée
• des os légers - les os d'un oiseau sont essentiellement creux, avec des sacs d'air et de fines et minuscules pièces transversales qui renforcent les os - cela réduit la force du poids.

• un squelette rigide pour fournir des attaches solides aux puissants muscles de vol - ce qui contribue à la force de poussée
• un corps aérodynamique - cela permet de réduire la force de traînée
• des ailes - elles permettent de créer la force de portance.

Les ailes des oiseaux

La forme de l'aile d'un oiseau est importante pour la production de la portance. L'augmentation de la vitesse sur une aile courbée et plus grande crée une trajectoire d'air plus longue. Cela signifie que l'air se déplace plus rapidement sur la surface supérieure de l'aile, ce qui réduit la pression de l'air sur le dessus de l'aile et crée la portance. De plus, l'angle de l'aile (inclinée) dévie l'air vers le bas, provoquant une force de réaction dans la direction opposée et créant une portance.

Les grandes ailes produisent une plus grande portance que les petites ailes. Les oiseaux (et les avions) aux ailes plus petites doivent donc voler plus vite pour conserver la même portance que ceux qui ont de plus grandes ailes.

La charge alaire indique la vitesse à laquelle un oiseau ou un avion doit voler pour maintenir la portance : charge alaire = poids/surface alaire (kilogrammes par mètre carré).

Une charge alaire plus faible signifie que l'oiseau ou l'avion peut voler plus lentement tout en conservant sa portance et qu'il est plus maniable.

Le vol plané

Lorsqu'un oiseau plane, il n'a pas besoin de faire de travail. Les ailes sont tenues sur le côté du corps et ne battent pas. Lorsque les ailes se déplacent dans l'air, elles sont maintenues à un léger angle, ce qui dévie l'air vers le bas et provoque une réaction dans la direction opposée, à savoir la portance. Mais le corps de l'oiseau subit également une résistance à l'air, de sorte que l'oiseau doit de temps en temps s'incliner vers l'avant et plonger légèrement pour maintenir sa vitesse.

Soaring

Le vol en soaring est un type particulier de vol plané dans lequel l'oiseau vole dans un courant d'air ascendant (appelé thermique). Comme l'air s'élève, l'oiseau peut maintenir sa hauteur par rapport au sol. L'albatros utilise ce type de vol plané pour soutenir ses voyages de plusieurs années en mer.

Le battement d'ailes des oiseaux

Les ailes des oiseaux battent dans un mouvement de haut en bas. Cela les propulse vers l'avant. Toute l'envergure de l'aile doit se trouver au bon angle d'attaque, ce qui signifie que les ailes doivent se tordre (et le font automatiquement) à chaque mouvement vers le bas pour rester alignées avec la direction du déplacement.

 

L'aile d'un oiseau produit de la portance et de la poussée pendant le mouvement descendant. L'air est dévié vers le bas et aussi vers l'arrière. Lors du mouvement ascendant, l'oiseau réduit son angle d'attaque et replie partiellement ses ailes afin de traverser l'air avec le moins de résistance possible. La partie interne de l'aile est très peu mobile et peut fournir une portance similaire à celle du vol à voile.

Obtention de la poussée

Les oiseaux obtiennent une poussée en utilisant leurs muscles puissants et en battant des ailes. Certains oiseaux peuvent utiliser la gravité (par exemple, en sautant d'un arbre) pour obtenir la poussée nécessaire au vol. D'autres peuvent décoller du sol en courant.

Différentes capacités de vol

Différents oiseaux possèdent différentes caractéristiques d'adaptation pour répondre à leurs besoins de vol :

• Certains oiseaux sont petits et peuvent manipuler leurs ailes et leur queue pour manœuvrer facilement, comme le fantail (pīwakawaka).
• Le faucon, avec sa grande envergure, est capable de vitesse et d'envol.

• Les fous de Bassan et les oiseaux de mer sont profilés pour plonger à grande vitesse dans l'océan à la recherche de poissons.
• Les barge, bien que petites, sont équipées pour voler sur de longues distances.

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