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Quand l'homme imite la nature

L'homme trouve dans la nature et son observation de nombreuses applications pour simplifier son travail, économiser ses efforts, améliorer son habitat, sa santé, etc...

Pratiquement toutes ses activités sont concernées depuis l'origine de son espèce.

  

Prenons quelques exemples de biomimétisme dans des cas récents et particuliers:

 

1) le nombre de Strouhal

l'alouette dans l'air et le saumon dans l'eau, ont un point commun qui exploite une particularité peu connue de la dynamique des fluides: Le frétillement face au courant qui génère une poussée de l'arrière vers l'avant avec une force supérieure à l'effet du courant.

 

En téléchargement: PB-Vol_animal (1).pdf

 

nombre de strouhal 1.png

 

 nombre de strouhal 2.png

 

On peut donc envisager d'appliquer cette technique à un voilier dont la voile est rigide et motorisée pour remonter face au vent plutôt que tirer des bords. La dépense en énergie pour avancer est moindre car on utilise des vortex qui se forment à l'arrière pour pousser la voile. Le courant marin n'étant pas pris en compte dans ce cas la coque rencontre la même résistance dans l'eau que dans le cas d'une voile traditionnelle.

 

Un nageur ne peut bénéficier de la nage "frétillante" que face au courant d'une chute ou d'une rivière et non pas dans une piscine. Les utilisations de cette technique demandent une compréhension très inhabituelle et non intuitive.

 

Une thèse sur le sujet.

 

Dans tous les cas le nombre de strouhal qui est sans dimension doit être de 2.

 

Pour s'adapter aux conditions de nature (eau ou air) ou de vitesse du courant c'est la fréquence des battements qui varie.

 

Quelques  compléments dans: http://forums.futura-sciences.com/physique/749399-nombre-de-strouhal.html

 

Une autre méthode pour naviguer avec un voilier face au vent.

  

2) le profil des hélices

L'un des problèmes cruciaux sur les hélices est la cavitation. Un problème d'apparition de bulles sur le bord de fuite qui attaque le métal et détruit la pale en perdant de l'énergie et source de bruits intenses.

 

Les  études récentes montrent l'utilité d'abandonner les formes lisses habituelles pour adopter des formes inspirées des nageoires  de baleines.

 

 baleine.png

 

 Ces nageoires de baleine sont bosselées et rainurées. en s'inspirant de ces formes par biomimétisme on peut concevoir des bords d'hélices qui ont un meilleurs rendement, une réduction du bruit et qui évite les problèmes de cavitation.

 

On a aussi constaté des similitudes avec  les pattes des lézards basilic à crête verte appelé aussi lézards de Jésus-Christ qui utilise ses pieds comme des pales d'hélices pour marcher sur l'eau.

 

lezard.png

 

helice 1.png

 

Cette adaptation s'applique à toutes les hélices, hélices de bateaux, sous marins, éoliennes, ventilateurs avions, hélicoptères, etc...

 

Les formes des bosses et rainures sont calculées en fonction des dimensions, des vitesses de rotation, de l'angle d'attaque, de la nature du fluide (air ou eau), etc...

 

Une entreprise met en application ces propriétés pour calculer et construire ces pales avec des imprimantes 3D de grande dimensions pour l'armée et les projets civils.

 

 

 

 

Il y a déjà un article sur ce blog qui concerne ce sujet comme " quand l’eau ne mouille pas".

 

 

 

Il existe un cas de biomimétisme pour l'état de surface de revêtement pour glisser dans un fluide avec moins de frottement comme la fameuse   peau de requin.

 

Une vidéo de la chaine  taxidocs :

 

L’origami code secret de l’univers qui dure près d'une heure mais reste passionnante.

Elle montre l'universalité dans la nature de propriétés du pliage que l'on n'a comprises et mises en équations que récemment, avec des applications dans presque tous les domaines, médecine, astronomie, architecture, design, etc...

 

Donc la science évolue et utilise des notions que l'on (re)découvre dans la nature en combinant des domaines qui croisent:

l'origami, le kirigami, qui n'est qu'un cas particulier des notions de dissections et d'utilisations des charnières et pivots pour les pavages du plan et de l'espace, les tessellations, les symétries, la tenségrité, le nombre d'or, l'angle d'or, le nombre de Strouhal, la vorticité, les états de surface, les matières auxétiques, les fractales, la suite de Fibonacci, etc...

 

On trouve ou découvre donc des applications pratiques dans tous les domaines de pointe comme l'armement pour des gilets par balles, les hélices de sous marins, ou d'éoliennes,  l’amortissement du son, l'amortissement des chocs, la captation de l’eau dans l’air, la glisse pour le sport et tout se qui frotte, l'isolation des bâtiments et des vêtements, la médecine pour les grands brulés et les maladies cardiaques, l'astronomie avec les structures comme le télescope James Web, etc...

La nature utilise depuis son origine les mathématiques et leurs propriétés profondes que nous ne faisons que copier pour les appliquer.

 

 

L'avenir est à la fois effrayant et fascinant selon ce que nous décidons de faire maintenant, pour nos descendants et comment nous allons les éduquer, comment leur transmettre des notions et des valeurs que l'on ne fait que découvrir et qui s'accumulent de plus en plus avec de plus en plus de théories à comprendre et à savoir utiliser intelligemment sans pourrir notre environnement.

Nous pensons étendre nos petits ilots de lumineuses connaissances mais, simultanément nous découvrons l'immensité et l'étendue infinie de notre sombre océan d'ignorance.

 

Par qui et comment nos enfants sont-ils éduqués et nous, qu'avons nous compris et transmis?

Ce n'est pas la technique qui va sauver l'humanité mais c'est à l'humanité de décider de corriger ses excès et ses erreurs pourtant évidentes qui nous conduisent tout droit vers l'autodestruction.



11/12/2023
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