Être grand est un léger avantage en termes de vitesse mais un inconvénient mécanique important à bien d'autres égards. Les gros animaux ne courent pas plus vite que les petits animaux. La vitesse d'un animal est égale à la longueur de sa foulée multipliée par le nombre de foulées qu'il effectue en une minute. Les grands animaux ont de longues pattes et ont une foulée proportionnellement plus longue, mais ils ont plus de mal à faire bouger leurs plus grosses pattes d'avant en arrière aussi vite.
Leur encombrement accru annule presque parfaitement l'avantage des pattes plus longues à mesure que la taille d'un animal augmente. La force qu'un muscle peut exercer sur un membre pour le faire accélérer est proportionnelle à la section transversale des fibres musculaires - une corde épaisse peut tirer plus fort qu'une corde fine. Ainsi, les gros animaux peuvent exercer plus de force sur leurs pattes que les petits. Mais cet avantage est plus que compensé par un inconvénient qui augmente beaucoup plus rapidement avec l'augmentation de la taille : les membres deviennent plus lourds. La surface de la section transversale n'augmente qu'avec la longueur au carré, tandis que la masse d'un animal et de ses pièces mobiles séparées augmente avec le volume ou la longueur au cube. Ainsi, à mesure qu'un animal grossit, le poids de ses pattes augmente plus rapidement que la puissance musculaire disponible pour faire bouger ces pattes rapidement. Ce serait comme essayer de faire avancer une voiture plus vite en installant un moteur plus gros, seulement pour constater que le poids supplémentaire de ce moteur plus gros et le cadre renforcé nécessaire pour le supporter rendaient la voiture plus lente.
Ainsi, alors que la longueur de la foulée augmente proportionnellement à la longueur de la jambe d'un animal, la fréquence des foulées diminue à peu près dans le même rapport, de sorte que la vitesse reste à peu près la même quelle que soit la taille.
Ce calcul ne vaut que pour les animaux géométriquement similaires, c'est-à-dire dont les membres et les muscles sont tous construits dans les mêmes proportions. Mais les chevaux ont développé des moyens de contourner le plan de l'emporte-pièce et ainsi de battre les cotes.
Leurs pattes sont disproportionnellement longues pour un animal de leur taille et leurs muscles sont disposés de manière unique pour augmenter la fréquence des foulées. Ces adaptations permettent aux chevaux d'atteindre des vitesses de pointe plus significatives que tout autre animal terrestre de taille égale.
Pourtant, la chose la plus remarquable à propos de la mécanique du cheval n'est pas tant la façon dont il atteint les vitesses qu'il atteint, mais plutôt la façon dont il traite les problèmes d'accompagnement liés à la rapidité et à la taille.
C'est dans le domaine de l'endurance que le cheval excelle vraiment. Malgré son poids considérable, un cheval peut maintenir sa vitesse sur de grandes distances. Les chevaux ont parcouru 80 kilomètres en un peu plus de quatre heures. De telles performances exigent une efficacité extraordinaire dans la conception mécanique.
En même temps, être grand, lourd et rapide impose d'énormes charges structurelles sur les membres. Ils doivent être légers pour atteindre des accélérations élevées mais suffisamment solides pour supporter l'impact du galop sur un terrain accidenté.
Concevoir quelque chose qui soit à la fois léger et solide est un problème d'ingénierie mécanique classique. Il n'y a pas si longtemps, les ingénieurs ont commencé à réaliser que les ingénieurs pouvaient appliquer les mêmes méthodes développées pour analyser comment les matériaux supportent la charge dans les bâtiments ou les avions aux animaux et aux plantes pour comprendre pourquoi ils prennent les formes qu'ils prennent.
À l'occasion, ces études « biomécaniques » ont même indiqué des solutions d'ingénierie à des problèmes de conception aérodynamique ou robotique difficiles, des solutions que la nature avait déjà trouvées au cours des longs essais et erreurs de l'évolution. L'histoire de la façon dont les jambes du cheval ont évolué pour trouver un équilibre complexe entre vitesse, efficacité et force est également une histoire d'ingénierie.
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