Lois de la physique et évolution

Un cafard est très rapide et il peut effectivement traverser le sol d’une cuisine dans une petite seconde. Une expérience, l'réalisée à l'Université de Californie de 1991, a enregistré un record de vitesse de 5,4 km/h, c’est-à-dire environ 50 longueurs de corps par seconde. Elle serait comparable à une course humaine de 330 km/h !

Au fond c’est des lois physiques qui régissent sur la faculté de bouger et cela est vrai pour les animaux comme pour des machines. Il est dans ce contexte que des chercheurs maintenant pensent savoir pourquoi l'avion Concorde a eu peu de succès.  

L'évolution des espèces sur la terre est lente. Elle a eu lieu sur une échelle de temps beaucoup trop important pour que l'homme en puisse témoigner. Par contre, l'évolution de notre utilisation de la technologie et des avions de transport n’ont duré qu’environs une vie humaine et elle a été documenté en chaque détaille. L'évolution est un phénomène universel, englobant la technologie, les bassins fluviaux et les dessins d'animaux. Par professeur Adrian Bejan elle a été enracinée dans la physique comme la loi constructale, crée en 1996.

Cette loi exprime que pour qu'un système fini puisse persister dans le temps, il doit évoluer de manière à offrir un accès facilité aux flux qui le traversent. Le système vasculaire humain a par exemple évolué pour transporter du sang à travers un réseau de quelques grosses artères et de nombreux petits capillaires. Les réseaux fluviaux, les branches d'arbres et les réseaux routiers sont tous des résultats du même phénomène.

Dans le cas des avions commerciaux, les dessins ont évolué pour toujours permettre plus de personnes et plus de marchandises à circuler travers la surface de la Terre. La loi constructale a aussi dicté les principales caractéristiques des conceptions nécessaires pour que les avions ressuient. La masse du moteur est resté proportionnel à la taille du corps, la taille de l'aile est resté proportionnelle à l’autonomie et la charge de carburant a augmenté de la même façon que le poids global.

Les mêmes caractéristiques de conception apparaissent aussi dans n'importe quel grand animal terrestre.  Les plus gros animaux ont un durée de vie plus longues et se déplacent sur plus grandes distances, de la même façon que les avions de passagers sont conçus à faire. Par exemple, le rapport entre la taille totale d’un avion et son moteur est analogue au rapport entre la taille totale du corps d'un animal et la taille à son cœur, ses poumons et ses muscles.

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Pour appliquer son théorie à la conception de l'avions, Bejan a fait équipe avec la Jordanie Charles, un chercheur et ingénieur de développement, et Sylvie Lorente, professeur de génie civil à l'Université de Toulouse. Ils ont exploité les bases de données historiques de l'aviation commerciale. Quand ils examinaient des facteurs tels que l'année d'introduction, la taille, la vitesse, le poids du moteur, le poids de carburant, envergure et l’autonomie des nombreuses corrélations ont apparue.

Dans un diagramme, la ligne qui suit la corrélation entre la masse et la vitesse des avions est presque identique avec celle de divers mammifères, lézards, oiseaux et insectes. Autrement exprimé : Les contraintes évolutives trouvées dans la nature sont les même que pour les avions commerciales.

Cependant, il y avait un avion aberrant, la Concorde.

Cette avion a été trop loin des rapports que évolution produisent. En effet, ce type d’avion a été condamné de disparaitre dès le début. Elle avait une capacité trop limitée de passagers, un rapport masse-vitesse trop faible, des moteurs trop massifs et une mauvaise économie de carburant.