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Du vol des oiseaux (1re Partie)

E.-J. Marey, la Revue des cours scientifiques — 14 août 1869

Mis en ligne par Denis Blaizot le vendredi 23 octobre 2009

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Il y a deux ans environ, le docteur Ranvier me rendit témoin de l’expérience suivante : il étirait longuement un fil de caoutchouc, de manière à le rendre quinze à vingt fois plus long qu’au repos, et amenait le fil à un état qu’il appelait l’énervement, dans lequel le caoutchouc restait allongé, même lorsqu’on cessait d’exercer sur lui des tractions. Si alors on touchait un endroit de ce fil avec un corps chaud, on voyait aussitôt se produire en ce point un renflement considérable formé par le retrait subit du caoutchouc et par son ’retour à sa forme et à sa longueur primitives. Placé dans le creux de la main, le fil énervé s’y tordait comme un ver et reprenait en quelques instants sa brièveté et sa largeur primitives. L’expérience de M. Ranvier était facile à interpréter dans l’une de ses parties : la chaleur appliquée au caoutchouc était par lui transformée en travail ; mais qu’était-ce que l’état d’énervement préalable auquel le fil devait avoir été amené pour que le phénomène pût avoir lieu ?

En reprenant cette expérience, je ne tardai pas à m’apercevoir que la durée des tractions auxquelles je soumettais le fil avait un grand rôle dans la production de l’énervement. Si je me bornais à étendre le fil de manière à lui donner vingt fois sa longueur et si je le relâchais aussitôt, il revenait sensiblement à sa forme primitive ; mais si la traction se prolongeait trente secondes, une minute ou plus encore, le fil, abandonné à lui-même, ne revenait qu’incomplètement ; il avait été en partie énervé et d’autant plus complètement, que la traction avait été plus prolongée. Or, l’influence de la durée des tractions avait une explication naturelle. Si l’on se souvient que le caoutchouc étiré s’échauffe, il est naturel d’admettre que la chaleur thermométrique qui apparaît à sa surface se perdra peu à peu si la traction se prolonge, et s’il faut de la chaleur pour que le caoutchouc revienne à ses dimensions, il ne reviendra pas complètement s’il a perdu une partie plus ou moins grande de la chaleur que l’étirement avait dégagée.

Si cette théorie est vraie, il est facile de produire un énervement rapide du caoutchouc en lui enlevant rapidement sa chaleur sensible. C’est précisément ce qui a lieu. Élirez un fil de caoutchouc et plongez-le dans l’eau froide, vous l’en retirerez instantanément énervé, figé pour ainsi dire en élongation ; rendez-lui de la chaleur, il reviendra- à ses dimensions premières en produisant du travail mécanique. Je ne doute pas que la physique ne puisse retrouver dans le travail ainsi obtenu ; l’équivalent exact de la chaleur restituée.

Nous voici bien loin de notre sujet, mais nous allons y revenir avec des idées nouvelles qui nous permettront une analyse plus complète de l’action des muscles. En effet, nous avons dans l’emploi du caoutchouc une sorte de schéma du muscle ; or, vous savez quels services on peut tirer des appareils schématiques pour l’étude de certains phénomènes qui, chez les êtres vivants, se présentent avec trop de complexité.

Le caoutchouc va nous servir à comprendre la manière dont s’effectue le travail du muscle chez les animaux en général, et spécialement chez les oiseaux dont nous nous occupons ici.

Prenons deux cylindres de caoutchouc de même forme et de. même poids, allongeons-les tous les deux de dix fois leur longueur primitive, et refroidissons-les en cet état. Si nous restituons à ces deux fils la quantité de chaleur qu’ils ont perdue, tous les deux ; en se raccourcissant, produiront le même travail sous la même forme, c’est-à-dire qu’ils soulèveront le même poids à la même hauteur.

Prenons maintenant deux fils de même poids, mais de section inégale, dont l’un, par exemple, sera dix fois plus gros, mais dix fois plus court que l’autre. Allongés chacun de dix fois sa longueur et refroidis en cet état, ils seront encore capables, s’ils reçoivent la chaleur perdue, de produire le même travail ; mais ce ne sera plus sous la même forme. Le fil gros et court pourra, par exemple, soulever un poids de 100 grammes à 1 centimètre de hauteur ; le fil long et mince sera absolument incapable de soulever le même poids, mais si on ne le charge que de 10 grammes, il soulèvera ces 10 grammes à 10 centimètres.

Or, la mesure du travail mécanique s’obtient en multipliant le poids soulevé par la hauteur ù laquelle il a été porté : ce produit sera le même dans les deux cas ; il y aura donc identité de travail au point de vue de la quantité, mais non au point de vue de la forme ’sous laquelle il aura été produit.

Ainsi, pour des fils de caoutchouc qui ont subi un même allongement proportionnellement à leur longueur et une même soustraction de chaleur, la quantité de travail produit par la restitution de cette chaleur sera proportionnelle au poids des fils ; l’effort ou le poids soulevé sera proportionnel il la section de chaque fil ; enfin, le parcours imprimé au poids sera proportionnel à la longueur du fil.

Tout ce qu’on sait de la fonction musculaire tend à prouver que le travail produit par un muscle est soumis aux mêmes lois. En effet, l’étendue du raccourcissement des muscles est fonction de la longueur de leurs fibres, tandis que l’effort maximum qu’ils peuvent développer est proportionnel à la section du faisceau musculaire.

Prenons quelques exemples parmi les muscles de l’homme.

Le deltoïde, muscle gros et court, ne subit que des raccourcissements peu étendus, mais il développe un effort considérable. Le muscle couturier au contraire, long et grêle, ne saurait exécuter le même effort, mais, grâce à la position de ses attaches osseuses, il subit des raccourcissements bien plus grands. Ces deux muscles, si nous les supposons du même poids, pourront exécuter le même travail, mais sous des formes différentes, ce qui tient à la façon dont est répartie la substance musculaire.

Si nous étudions, chez les oiseaux de différentes espèce, la forme du muscle grand pectoral, c’est-a-dire de l’abaisseur de l’aile, nous voyons que ce muscle présente des formes très variables. Tantôt ce muscle est long et grêle, tantôt il est court et épais. Nous allons voir que celte disposition anatomique correspond à une importante distinction dans le caractère du vol.