Locomotion Flashcards
Quelle distance est représentée par le paramètre “L1” ?
C’est la distance entre le vecteur de force et le pivot.
Quelle distance est représentée par le paramètre “L2” ?
C’est la distance entre le pivot et le vecteur de puissance.
Quelle équation permet de calculer l’efficacité d’un levier ?
E = L1/L2
Si l’efficacité d’un levier est de 0.9, le levier est-il:
1) Efficace
2) Neutre/inutile
3) Inefficace
Inefficace
Un levier efficace demande moins de ________ pour contrer une résistance.
Force
Quels types de leviers existe-t-il ? (2)
1) Levier de puissance
2) Levier de vitesse
Vrai ou faux
Le type de levier utilisé dépend de la force et de la distance par rapport au point d’articulation.
Vrai.
Un levier de puissance est un levier dont la charge très lourde est très proche du point d’articulation. Le levier est dit “efficace” puisque la distance entre le pivot et le vecteur de force est plus grande que la distance entre le pivot et la force de puissance.
Un levier de puissance est _____________ puisque le paramètre ________ est > à ___________.
- Efficace
- L1
- L2
Un levier de vitesse est ____________ car le paramètre ________ est > à _______________.
- Inefficace
- L2
- L1
Quel est le type de levier le plus efficace ?
Levier de puissance
Donnez un exemple de levier de puissance dans ces situations :
a) Dans une situation commune ;
b) Dans le corps d’un mammifère.
a) Soulever une voiture à l’aide d’un “cric” (déplacement d’une charge lourde sur une courte distance)
b) Se tenir sur le bout des pieds (Les muscles du mollet tirent le talon vers le haut et contrent la charge élevée du corps)
Le muscle a juste besoin de déployer 10 kg pour soulever une charge de 1000 kg.
Donnez un exemple de levier de vitesse dans ces situations :
a) Dans une situation commune ;
b) Dans le corps d’un mammifère.
a) Pelleter de la neige (déplacement rapide d’une charge sur une longue distance)
b) Le muscle biceps brachial (la force est exercée par le muscle qui essaie de contrer la charge se situant au niveau de la main)
Le muscle a besoin de déployer une force suppérieure à la charge pour pallier au fait que la L1 ne soit pas plus grande que la L2.
Qui suis-je ? Je suis le type de levier présent en majorité chez les mammifères. Je suis un levier dit _____________ puisque la résistance est située loin par rapport au point d’appui.
Levier de vitesse ; inefficace
Pourquoi la majorité des mammifères ont en majorité un seul type de levier ? Lequel ?
Pour des contraintes anatomiques, la résistance se retrouve aux extrémités des membres (mains ou pieds), donc par définition la résistance est située plus loin par rapport aux points d’articulation.
Quelle spécificité anatomique possède un mammifère creuseur au niveau du levier de l’avant-bras ?
Le processus du coude est allongé (logique : le point d’insertion du muscle est plus loin, le vecteur de force sera plus éloigné donc L1 sera plus grand, ce qui augmente l’efficacité)
> Ces animaux seront donc capables de développer une plus grande puissance.
Quelle spécificité anatomique possède un mammifère coureur au niveau du levier de l’avant-bras ?
Le L1 est très petit et le L2 très long (logique : le levier sera très peu efficace car ce sera un levier de vitesse. Il permet à l’animal de bouger rapidement avec une grande amplitude. Par contre, l’animal doit déployer une grande force pour contrer la résistance au bout du membre)
Vrai ou faux ? L1 est associé à la force et L2 à la résistance
Vrai
Le moment de force est déterminé par : F x L1
Le moment de résistance est déterminé par : R x L2
Que permet l’élévation du condyle articulaire chez un herbivore ?
L’élévation permet les mouvements latéraux, d’avant en arrière ainsi que l’occlusion entre les dents. Il ajoute un vecteur horizontal qui permet de râper les végétaux.
Nommez une adaptation propre pour le morse et une autre pour la loutre afin de contrer l’inefficacité du levier mandibule - crâne. Expliquer quel animal possède les leviers de mastication les plus efficaces.
- Loutre : Molaires en forme de plateau (permet de briser la coquille)
- Morse : Ils coincent les coquilles au bout de la mâchoire et aspirent le mollusque
- La loutre de mer : sa force musculaire exercée par le temporal et le masséter est supérieure à celle du morse et permet de contrer le levier inefficace.
Expliquer la rotation des membres des mammifères par rapport à la position reptilienne.
Pattes arrières :
L’ensemble du membre fait une rotation vers l’avant, le membre devient parallèle par rapport à la colonne vertébrale.
Pattes avant :
La rotation se fait à deux niveaux : l’humerus fait une rotation de 90 vers l’arrière et l’avant-bras rotate de 180 vers l’avant.
Nommer les avantages de passer d’une position reptilienne à une position mammifère.
1) Direction des forces : dans la position reptilienne, beaucoup d’énergie est déployée pour maintenir la position de repos. Sous le corps (nouvelle position), les membres deviennent des supports passifs au repos
2) Direction des mouvements : Le vecteur pour contrer la gravité n’est plus vertical et projeté vers l’avant, ce qui facilite les mouvements de propulsion avec les pattes arrières et facilite ainsi la locomotion.
Quel mouvement de l’avant bras des mammifères permet le croisement du radius et du cubitus?
Pronation
Marcheurs et coureurs : Quels rôles sont assurés par les membres antérieurs et postérieurs respectivement?
Antérieurs : Support, stabilité et direction
Postérieurs : Support et propulsion
Quelle adaptation évolutive des coureurs leur permet à la fois d’augmenter la propulsion ET la longueur de leurs pattes? Nommer deux modes de locomotion illustrant cette adaptation.
Relèvement du pied :
- Digitigradie (seulement les phalanges touchent le sol : le reste du pied est “intégré” dans le membre)
ex. Félins et canidés
- Onguligradie (le bout de la phalange distale touche le sol : le reste fait partie du membre)
ex. Bovidés et antilopes
Nommer deux avantages évolutifs d’un pied relevé (par exemple membre digitigrade)?
1) Augmenter la longueur de la patte (ce qui augmente la longueur de foulée).
2) Une meilleure propulsion (Plus la surface de contact du pied diminue, plus la propulsion augmente) car P=F/S.
Quelles adaptations du squelette pour la course permettent d’augmenter la longueur d’un membre chez les mammifères coureurs ?
1) Allongement du métatarse (ex : Digitigrades)
2) Tendance à la fusion de certains os du pied pour alléger le squelette (chameau - métatarse 3 et 4 fusionnés partiellement)
3) Forme du pied
4) Longueur de la colonne vertébrale
Quelles adaptations du pied peuvent être retrouvées chez un animal coureur ?
1) Astragale
2) Forme de la poulie
3) Os canon
Qu’est-ce qu’un “astragale” ? Quelle est sa fonction ?
C’est un os du tarse faisant partie de la cheville des pattes arrières.
Qu’est-ce qui est particulier dans la forme de la poulie du pied des
La poulie a des bords surélevés et un creu permettant qu’un seul mouvement d’avant-arrière aux os joints à l’articulation.
Qu’est-ce qu’un os canon ? À quoi sert-il?
Fusion des métacarpes qui confère une solidité accrue et un poids plus léger de l’articulation. Il interdit les mouvements de côté (les seuls mouvements permis sont d’avant en arrière)
Nommer les adaptations squelettiques propres aux onguligrades.
- Relèvement du pied
- Allongement de l’autopode (surtout le métapode)
- Tendance à la fusion des ,étacarpes et tarses
- Présence d’un os canon (deux métacarpes fusionnées)
Nommer les adaptations squelettiques propres aux digitigrades.
- Augmentation en taille de l’autopode, surtout du métapode
- En général, aucun fusion des métacarpes (degrés d’évolution pas autant élevé que chez les onguligrades)
- Zeugopode a tendance à être plus long
Quelles adaptations squelettiques sont propres aux plantigrades ?
Le stylopode a tendance à être agrandit.
Quel est le désavantage d’augmenter un levier ?
Une limitation mécanique s’impose lorsqu’on augmente un levier : plus la résistance est éloignée de l’articulation, plus la résistance exerce une grande force sur l’os, ce qui augmente les chances de briser l’os.
Comment la longueur de la colonne vertébrale influence-t-elle la longueur de foulée ?
Une colonne vertébrale longue et flexible maximise la phase de suspension de l’animal, qui elle favorise la rapidité chez les coureurs puisqu’aucune résistance ne s’impose lors de cette phase. L’animal se retrouve suspendu dans l’air, sans frottements avec le sol
La colonne vertébrale des mammifères coureurs endurants sera 1) ____________ (flexibilité) et 2) ________________ (longueur), ce qui aura des répercusions sur la 3)__________________, qui sera plus 4) _____________ que celle des sprinteurs, ayant une colonne vertébrale 5) ____________ et 6) ______________.
1) Moins flexible
2) Plus ou moins longue
3) Phase de suspension
4) Courte
5) Plus flexible
6) Plus ou moins longue
Pourquoi le ratio entre les différentes phases de course est important ? Quelle phase faut-il diminuer et quelle phase faut-il augmenter pour augmenter l’efficacité de la course ?
1) Phase de stepping : elle correspond à une phase où l’animal est confronté à des forces de résistance qui le ralentisse. Il est donc avantageux de réduire cette phase pour augmenter la vitesse et réduire les risques de blessure
2) Phase de suspension : Correspond au moment de la course où l’animal est confronté à aucune force de résistance, donc l’animal peut prendre de la vitesse à ce moment. La retombée des pattes peut constituer un danger de blessure au niveau des articulations.
Quel est le lien entre la masse d’un animal, son type de locomotion et son régime alimentaire ?
A) Carnivore : TD moins long > moins pesant = Retomber après la phase de suspension est moins un enjeu/sprint plus facile
B) Herbivore : TD + long / Symbiotes présents > Masse supplémentaire = Serait compliqué d’être sprinteur
S’ils sont sprinteurs, doivent compenser avec une taille moins grande.
Quelle différence majeure y a-til entre une démarche symétrique et une démarche asymétrique ?
La démarche asymétrique démontre qu’il y a plus de phases de suspension, ce qui permet une meilleure longueur de foulée.
Quel est le lien entre le nombre de segments d’un membre et son rythme de foulée ?
Chaque section du mebre a son propre vecteur de vitesse qui s’accumule avec les autres. La somme représente la vitesse de foulée, donc elle est directement dépendante du nombre de sections dans le membre.
Quelles adaptations du squelette permettent d’augmenter le rythme de foulée ?
1) ^ le nombre de segments des membres
2) Insertion musculaire par rapport aux leviers
3) Allègement des sections distales
Comment un cheval va-t-il utiliser les leviers de puissance et de vitesse lors de la course?
Les muscles à insertion distale des articulations (leviers de puissance) feront mobiliser le membre (moteur).
Les muscles à insertion proximale des articulations (leviers de vitesse) ont comme rôle de changer la vitesse (pédale).
Comment le poids distal est-il allégé chez les animaux coureurs?
1) Peu de muscles dans la zone distale (empêche l’adition de vecteurs de résistance)
2) Des tendons et ligaments entrainent les phalanges d’avant à l’arrière. Ils agissent comme courroie de transmission de la force d’un muscle.
Compléter :
Lorsque l’on 1)_________ la vitesse de course, on 2)__________ la quantité 3)___________. Cette variation est différente entre un petit et un grand animal. Pour un 4)___________ animal, sa consommation 5)____________ et pour un gros animal elle 6)__________ 7) plus/moins vite. Cette différence est due au fait que le 8)___________ est 9)__________ pour les grands animaux, ce qui a une influence sur 10)________.
1) Augmente
2) Augmente
3) d’énergie consommée
4) Petit
5) d’énergie augmente très vite
6) Augmente
7) Moins
8) rapport surface/volume
9) plus petit
10) le métabolisme
Quel phénomène évolutif aurait entraîné l’allongement progressif des pattes des mammifères ?
Changements commencent il y a:
1) Herbivores : 20 mA
2) Carnivores : 5 mA
De grands changements climatiques auraient transformé les écosystèmes en régions moins productives, ce qui aurait forcé les herbivores à parcourir de plus longues distances pour trouver leur nourriture. Une course aux armements se serait déclenchée par la suite.
Quel type de locomotion résulte de la propulsion d’un animal par ses deux pattes arrières ? Quel est le phénotype usuel de ce mammifère ?
- Animal ricocheur
- Petite taille
Quelle est la principale différence d’utilisation des membres entre un animal sauteur et un animal ricocheur?
Le sauteur utilise ses quatre membres; le ricocheur se propulse avec deux pattes (souvent arrières).
- On peut remarquer des différences physiques au niveau des pattes antérieures (ricocheurs = plus courtes et capables de manipuler les objets)
Quelles sont les adaptations au saut et au ricochet?
1) Position du membre postérieur en “Z”
2) Astragale en poulie
3) Chaque segment des pattes a une longueur similaire (pas de mvmt indépendant possible des membres postérieurs)
4) Allongement des métatarses et métacarpes
5) Fusion très partielle des métatarses III et IV
6) Diminution du nombre de doigts (diminue la surface de contact, donc ^ la propulsion)
7) Position bipède
8) Pieds et queue stabilisent l’animal
9) Centre de gravité vers l’arrière
10) Grande ceinture pelvienne
Quelles sont les différences physiques de locomotion entre les coureurs et les sauteurs ?
1) Plantigradie importante : faciite la stabilité lors du retour de bond
2) Calcaneum (talon) très développé : le tendon d’achille s’attache à cet endroit (permet le saut)
Quelle est la fonction de la structure attachée au niveau du calcaneum des sauteurs/ricocheurs ?
Talon d’Achille
Il a la capacité de s’étendre et de se comprimer. En se comprimant, il reprend sa forme et emmagasine de l’énergie dans le tendon lors du saut suivant. Celai permet de sauver de l’énergie pour le saut suivant.
Quelle est la différence de consommation énergétique entre un coureur et un sauteur?
- Coureur : relation linéaire
- Sauteur : relation change en paliers
1) Dépense accrue d’énergie (grosses pattes mobilisent une grande masse musculaire = ATP utilisée ^)
2) Plateau entre 10-30 km/h : aucune dépense énergétique supplémentaire
3) Après 30 km/h, augmente de façon linéaire
Quelles sont les deux types de biologie pouvant être utilisées par les animaux creuseurs ?
1) Rôle alimentaire et abri provisoire
2) Terriers et lieux de vie
Quelles sont les caractéristiques physiques des animaux creuseurs?
- Corps fusiforme
- Pas ou peu d’oreilles
- Yeux absents ou réduits
Comment se sont adaptés les mammifères au creusage?
- Avant-bras très court
- Olécrane (coude) très long (^ surface d’insertion musculaire)
- Pattes avant très larges
- Griffes (casser le substrat)
- Humérus court et large
- Squelette axial extrêmement développé
- Position semi-reptilienne
La position des creuseurs possède quelle caractéristique?
Position semi-reptilienne
L’articulation entre le radius et l’humérus a une rotation de 90, ce qui fait que les bras sont perpendiculaires par rapport à la colonne
