Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
L

locomotion (suite)

Nage

Le déplacement dans l’eau peut être obtenu grâce aux mouvements ciliaire et flagellaire dont nous avons déjà parlé, mais les procédés les plus répandus sont la nage par ondulations et la nage à rames.

• Les ondulations du corps s’effectuent selon un plan vertical chez les Turbellariés et les Sangsues. C’est également le procédé utilisé par beaucoup de Mammifères aquatiques, Cétacés notamment. L’amplitude des oscillations du corps étant relativement limitée, l’efficacité du mouvement est considérablement accrue par la présence d’une large queue plate horizontale. La nageoire dorsale et les membres antérieurs (seuls présents et transformés en nageoires) jouent un rôle de stabilisateur et de gouvernail. Tout le monde connaît les remarquables exploits du Dauphin*, qui peut maintenir une vitesse de 40 km/h et faire des bonds spectaculaires hors de l’eau.

Les Poissons se déplacent par ondulations dans le plan horizontal. On retrouve le même rôle stabilisateur et directionnel des nageoires paires et impaires et, sauf chez les formes au corps très allongé, le rôle moteur de la nageoire caudale, qui ici est verticale. Une vitesse élevée (16 km/h pour le Saumon) ne peut être maintenue que très peu de temps. Cela suffit pour permettre à certains Poissons de faire des bonds hors de l’eau, jusqu’à 2 m de hauteur (Saumons). Les Exocets, après une nage très rapide juste au-dessous de la surface, sortent de l’eau et déploient leurs nageoires pectorales extraordinairement développées : ils peuvent ainsi faire un vol plané d’au moins 50 m.

Certains Poissons (Raies) nagent par ondulation de leurs immenses nageoires pectorales et on peut parler d’un véritable « vol aquatique ». Les Seiches, les Calmars utilisent leurs membranes natatoires de la même façon.

La nage par ondulations horizontales se rencontre aussi chez beaucoup d’animaux au corps allongé : Annélides Polychètes, nombre de larves d’Insectes (où, souvent, un éventail de soies porté par l’extrémité postérieure du corps joue le rôle de la nageoire caudale des Poissons), Anguilles, Serpents, Crocodiles.

• La nage à rames est très répandue. Les membres antérieurs des Tortues de mer, des Manchots, larges et plats, fonctionnent comme des pagaies. Pendant la rétraction, la surface de la pale, maintenue dans un plan perpendiculaire à la direction du mouvement, exerce une forte poussée contre l’eau, tandis que, pendant la protraction, elle est parallèle à cette direction.

Dans d’autres cas (Canard, Loutre...), les rames sont à surface variable : la palmure, tendue entre les doigts écartés pendant la rétraction, offre une grande surface, tandis que les doigts se referment lors de la protraction. Le principe de la rame à surface variable est très utilisé par les Crustacés (Branchipe, Malacostracés) et les Insectes (Hydrophiles, Gyrins, Dytiques, Notonectes...). C’est certainement chez le Gyrin (petit Coléoptère que l’on voit souvent tourbillonner très rapidement à la surface de l’eau) que les adaptations sont les plus spectaculaires : les pattes postérieures de cet Insecte sont élargies et aplaties, frangées de longues soies plates. Lors de la rétraction, la résistance de l’eau oblige ce dispositif à s’étaler en un éventail compliqué à grande surface portante, l’étalement étant maintenu par des sortes de butées ; lors de la protraction, les diverses pièces de cette pale se replient les unes sur les autres sous la résistance de l’eau (fig. 8). Les deux pattes postérieures battent simultanément comme dans la « brasse » normale ; d’autres Insectes (Hydrophiles) ont adopté une sorte de « crawl » simplifié, les pattes postérieures battant alternativement.

Une autre modalité de la nage à rames se rencontre chez les Daphnies et les Cyclopes, dont les antennes ou les antennules, longues et frangées de soies complexes, battent plus rapidement pendant la phase de rétraction que pendant la protraction. Cette véritable « brasse papillon » détermine une nage saccadée.

• Enfin, la nage à réaction est utilisée soit comme mode normal de locomotion, soit comme réaction de fuite : une cavité du corps, remplie d’eau, se contracte brusquement ; la surpression ainsi réalisée exerce une force sur les parois de cette cavité sauf au niveau d’un orifice par où l’eau s’échappe. Les pressions exercées sur les parois latérales s’annulent, celle qui est exercée sur le fond de la cavité propulse le corps tout entier. Ce procédé est utilisé par les Méduses, dont la cloche se contracte, les Coquilles Saint-Jacques, qui bondissent en refermant brusquement leurs valves, les Céphalopodes, qui sont brutalement projetés en arrière par la contraction de leur cavité palléale, les larves de Libellules Anisoptères, qui, lorsqu’elles sont effrayées, contractent énergiquement leur poche rectale, toujours pleine d’eau puisque c’est là que se trouvent leurs branchies.

Il faudrait encore envisager le déplacement actif dans l’air, c’est-à-dire le vol*, que l’on rencontre essentiellement chez les Insectes*, les Oiseaux*, les Chauve-Souris*.

J. C.

 E. J. Marey, la Machine animale, locomotion terrestre et aérienne (Baillière, 1873 ; 4e éd., Alcan, 1886). / A. B. Howell, Speed in Animals (New York, 1944). / J. Gray, How Animals move (Cambridge, 1953 ; trad. fr. Comment se meuvent les animaux, Dunod, 1954) ; Animal Locomotion (Londres, 1968). / R. M. Alexander, Animal Mechanics (Londres, 1968).

locomotive

Véhicule ferroviaire équipé de moteurs électriques ou thermiques et destiné à remorquer un convoi de voitures ou de wagons.



Caractéristiques générales

L’aptitude d’une locomotive à remorquer des véhicules dépend de l’effort qu’elle est capable de développer à son crochet de traction. Cette force doit être suffisante pour vaincre toutes les résistances offertes par les véhicules (résistance au roulement, résistance aérodynamique) et aussi les forces d’inertie du convoi pour lui communiquer une certaine accélération. Pour développer cet effort, la locomotive utilise la puissance de ses moteurs et l’adhérence des roues motrices sur les rails. C’est généralement l’adhérence qui limite l’effort au démarrage et à faible vitesse. Pour une puissance donnée, l’effort au crochet décroît avec la vitesse et devient inférieur aux possibilités offertes par l’adhérence au-delà d’une certaine vitesse. Il dépend alors essentiellement de la puissance installée, et la vitesse d’équilibre est atteinte lorsque la somme des résistances devient égale à l’effort moteur. L’évolution des locomotives a été longtemps caractérisée par l’augmentation constante de la puissance et par les améliorations apportées dans l’utilisation de l’adhérence des roues en acier sur un chemin de roulement également en acier. Elle s’est traduite par une progression continue de la masse des locomotives et une augmentation du nombre d’essieux moteurs. L’effort de traction disponible au crochet d’une locomotive peut être utilisé de différentes manières selon que l’on recherche à remorquer de lourdes charges à de faibles vitesses ou au contraire des charges plus faibles à des vitesses élevées, et les dispositions des locomotives varient selon le but recherché. Pour démarrer et remorquer de lourdes charges, il est nécessaire de disposer d’un poids adhérent élevé, donc d’un nombre d’essieux moteurs important, mais l’effort au crochet n’aura pas besoin d’être soutenu jusqu’à une vitesse élevée. En revanche, pour circuler à des vitesses élevées avec des charges plus légères, l’effort de traction, tout en étant plus faible, doit rester relativement important à des allures plus rapides. Les caractéristiques des locomotives, que l’on présente souvent sous la forme d’une courbe effort-vitesse, seront donc différentes selon le service auquel est destiné l’engin. Ces conditions d’utilisation de la puissance ont souvent conduit à spécialiser les locomotives selon le service auquel elles sont destinées. Entre la locomotive pour trains de marchandises et la locomotive de vitesse existe toute une gamme de locomotives mixtes dont les performances peuvent s’accommoder plus ou moins brillamment de tous les services. Ce classement des locomotives selon leur utilisation permet d’expliquer certaines orientations dans leur évolution. Mais il est plus courant de les distinguer selon la source d’énergie qu’elles utilisent. Les locomotives à vapeur ont permis la naissance et le développement des chemins de fer jusque vers 1930. Elles utilisent la force motrice de la vapeur générée sur l’engin lui-même grâce à la combustion de bois, de charbon ou de fuel lourd. L’avènement de l’électricité a entraîné la naissance des locomotives électriques au début du xxe s. Enfin, l’évolution des moteurs à explosion et en particulier du moteur Diesel a permis le développement rapide des locomotives Diesel, surtout depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale. D’autres sources d’énergie ont été appliquées avec plus ou moins de succès aux locomotives (locomotives à air comprimé, à turbine à gaz, à accumulateurs électriques). Seule l’application de la turbine aéronautique paraît actuellement capable de donner naissance à une nouvelle génération de locomotives. Les sources d’énergie modernes (pile à combustible, réacteur atomique) pourraient également dans l’avenir s’appliquer à la traction ferroviaire. Mais leur application devra d’abord s’imposer dans d’autres domaines.