Force (mécanique)
Une force mécanique est une interaction capable de modifier le mouvement d’un corps ou de le déformer. C’est une grandeur vectorielle : elle possède une intensité, une direction et un sens, et s’exprime en newtons (N). Chez un poisson, les forces comprennent notamment le poids, la poussée d’Archimède et les actions de l’eau sur le corps et les nageoires.
Mouvement et déformation
La résultante des forces extérieures est liée à la variation de la quantité de mouvement. Pour une masse constante dans un référentiel inertiel, cette relation prend la forme F = ma. Une force appliquée à distance d’un axe produit aussi un moment, ou couple, qui contribue à la rotation.
Une force ne doit pas être confondue avec une pression, qui correspond à une force normale rapportée à une surface, ni avec l’énergie ou la puissance. La même résultante peut provenir de distributions de pression et de cisaillement différentes.
Application aux poissons
Les muscles produisent des forces internes transmises par les tissus. L’eau exerce des forces externes liées à la pression et à la viscosité. Leur distribution varie au cours d’un cycle de nage et peut engendrer propulsion, traînée, portance ou forces latérales selon les axes choisis.
La biomécanique distingue les forces mesurées de celles estimées par dynamique inverse, reconstruction de pression ou simulation. Une accélération observée ne permet pas toujours d’isoler chaque contribution, et une force hydrodynamique calculée dépend des hypothèses du modèle.
Référence
- Lucas K. N., Dabiri J. O. et Lauder G. V. (2017). « A pressure-based force and torque prediction technique for the study of fish-like swimming ». PLOS ONE, 12, e0189225. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0189225