Expérience 2

Expérience 2

Dissection d’une aile d’oiseau

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

1

Objectifs de l’expérience : Hypothèse : La structure de l'aile d'oiseau est adaptée au vol

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

2

Mettre en évidence par l’étude de la structure de l’aile d’oiseau que celle-ci est adaptée au vol.

L’expérience se déroule en deux temps : • Il s’agit tout d’abord d’une dissection d’aile d’oiseau permettant l’étude de la structure interne.

• Nous nous intéresserons ensuite à la structure externe de l'aile d'oiseau (plumage) Nous réaliserons enfin une étude comparative des structures des ailes d'oiseau et des ailes d'avion, afin de mettre en évidence les éléments dont l'homme s'est inspiré.

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

3

• Description du dispositif expérimental (expérience 2, structure interne) : Notre plan de travail :

Cuvettes à dissection

Lampe

Eau distillée 31/01/10

Matériel de dissection Bérard Frédéric, Edouard Findling

4

Matériel de dissection :

Mètre

Support en liège épingles

Pince

Ciseaux

Scie 31/01/10

Scalpels Bérard Frédéric, Edouard Findling

5

• Démarche expérimentale

Nous utilisons une aile d'oiseau préalablement plumée

A l'aide d'un scalpel, on incise la peau

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

6

Une fois la peau retirée, on observe la présence de muscles et de tendons.

Cubitus Radius Humérus

On retire les muscles, les tendons, les vaisseaux sanguins très minutieusement avec les ciseaux et des pinces pour ne pas toucher les os ou les articulations.

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

7

On scie l'os en son centre pour montrer sa structure creuse, tout en faisant attention à ne pas le briser. L'os concerné est l'humérus.

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

8

• Observation :

Sur cette photo réalisée à la fin de notre dissection, la partie creuse de l'os est très visible.

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

9

• Explication : Le squelette de l'oiseau doit à la fois permettre la marche et le vol, deux fonctions motrices peu conciliables : la marche exige de la solidité, alors que le vol implique la légèreté.

Les os longs sont tout particulièrement concernés : afin de satisfaire aux contraintes posées par le vol, ils adoptent une structure creuse (voir Observation). Grâce à ce système, les os d'oiseau ont un poids 2 à 3 fois moins élevé que l'ensemble des plumes.

Il faudrait donc dire léger comme un os d'oiseau...

Mais l'os d'oiseau ne sacrifie pas la résistance à la légèreté : un système d'entretoises ou d'étrésillons (appelés « trabécules ») apporte à l'os sa solidité (voir document page de droite). De plus, cette structure trabéculaire est pleine d'air elle est dite pneumatisée.

Pouce

Doigt médian

Humérus

Cubitus

Radius

Bérard Frédéric, Edouard Findling

Métacarpe

Doigt externe

Structure trabéculaire :

La flèche désigne une trabécule

Un agrandissement de la partie creuse, où l'on aperçoit la structure alvéolaire.

Photo originale en bas à droite 31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

11

• Structure externe des ailes d'oiseau : Dans cette partie, nous utilisons des oiseaux empaillés du laboratoire de S.V.T. afin d' étudier la structure externe des ailes d'oiseau.

Notre approche est principalement axée sur les plumes, leur organisation, leurs fonctions... tout en restant dans l'optique de notre TPE, puisque cette étude sera ensuite interprétée dans la rubrique Ailes d'avion et ailes d'oiseau : des structures semblables La forme générale de l'aile d'oiseau a déjà été abordée dans le document propriétés physiques des ailes. Cette caractéristique de la structure externe de l'aile est directement liée à sa fonction de sustentation. Nous l'avons mise en évidence par des expériences précédemment.

Cette chouette est l’un des oiseaux étudiés

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

12

Les plumes « Plume (lat. pluma « duvet ») : chacun des appendices tégumentaires qui recouvrent la peau des oiseaux, formé d’un axe (tuyau) et de barbes latérales, accrochées entre elles par des barbules. » Petit Robert La plume comporte un axe supportant deux lames latérales, les vexilles. L’axe, ou hampe, comprend le calamus, ou tuyau, creux, dont la base est engagée dans la peau, et qui se poursuit jusqu’aux vexilles interne et externe, cédant alors la place au rachis, plein.

Chaque vexille est composé de barbes parallèles entre elles, commençant par une zone lâche, d’aspect duveteux, dont les barbes n’ont pas de cohésion entre elles.

Viennent ensuite les barbes liées par des barbules situées latéralement (voir schéma).

Les pennes (plumes du rémiges et rectrices) une hampe rigide qui permet de résister contraintes physiques vol.

31/01/10

vol : ont leur aux du

Bérard Frédéric, Edouard Findling

13

Les quatres principaux Les couvertures sont des plumes situées à la base des rémiges et des rectrices.

Elles protègent notamment le bord d’attaque.

Les rectrices (plumes de la queue). C’est l’un des deux types de pennes (les plumes du vol).

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

14

types de plumes :

Les rémiges (plumes des ailes) constituent le second type des pennes.

Les tectrices couvrent tout le corps, tête et cou compris.

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

15

Organisation de L’alule, ou alula, est constituée par deux ou trois courtes plumes rigides l’écoulement de l’air sur l’aile (donc la portance), et de réduire le risque ainsi de planer à faible vitesse en toute sécurité

Les rémiges secondaires : ce sont des plumes plus petites et plus souples que les primaires.

Elles sont à l’origine de la portance.

Les rémiges primaires : ce sont les plumes sur lesquelles s'exercent individuellement orientées ce qui permet à l'oiseau lorsqu'il lève les La flexibilité à la pointe de ces plumes chez les oiseaux planeurs

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

16

l’aile d’oiseau implantées dans le pouce. Elle permet d’augmenter la vitesse de de décrochage (au moment de la perte de vitesse). L’alule permet

Les rémiges tertiaires recouvrent les épaules et une partie du dos.

les principales poussées au cours du vol. Elles peuvent être ailes de réduire la résistance de l'air en les tournant verticalement. permet de réduire la création de vortex et de réduire les traînées.

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

17

•

Conclusion

Cette partie nous a permis de mettre en évidence le rôle essentiel de la structure de l’aile d’oiseau dans le vol.

En effet, celle-ci satisfait aux contraintes imposées par le vol, permettant à l’oiseau des performances optimales dans les airs : • la structure interne de l’aile est à la fois légère (os creux) et résistante (structure trabéculaire). L’aile est donc plus sensible à la portance qu’elle provoque, tout en supportant des efforts importants.

• la structure externe de l’aile est à l’origine des composantes aérodynamiques s’exerçant sur celle-ci en vol (poussée, trainée et portance). Elle est constituée par les plumes, un matériau particulièrement propice au vol. Chaque plume de l’aile a une fonction particulière, intervenant dans la locomotion ou dans la sustentation. Elles diffèrent par leurs formes, leurs rigidités…

• structure externe et structure interne sont étroitement liées : chaque type de plume fait appel à un jeu particulier de tendons et de muscles, permettant leur complète indépendance. L’aile s’adapte ainsi perpétuellement aux diverses conditions de vol en modifiant sa structure externe.

La structure de l’aile d’oiseau est ainsi un modèle pour l’homme, puisque celle-ci permet des performances jusqu’alors inégalées.

Toutefois de nombreux aspects de l’aile animale restent encore mystérieux : chaque aile possède ses caractéristiques propres, qui s’adaptent au milieu dans lequel évolue l’oiseau.

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

18

Cliquez sur ce lien :

« Comment l’homme a-t-il utilisé la structure de l’aile d’oiseau pour concevoir celle de l’aile d’avion ? »

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

19

Visitez notre site : tpe-ailes.wifeo.com

31/01/10

Bérard Frédéric, Edouard Findling

20