Pourquoi les chats atterrissent-ils sur leurs pattes ? La physique explique

Il s’avère que les félins peuvent survivre à une chute de n’importe quelle hauteur, du moins en théorie

À New York en 2018, un chat serait tombé de la fenêtre d'un appartement du 32e étage sur de l'asphalte dur et aurait survécu. Après un séjour de deux jours chez le vétérinaire, qui a soigné un poumon effondré et des dents cassées, l'ami à quatre pattes a pu rentrer chez lui. Il est probable que d’autres situations similaires aient donné naissance à l’adage selon lequel les chats ont neuf vies. Depuis des décennies, des chercheurs issus d’un large éventail de disciplines tentent de comprendre leurs étonnantes capacités de survie.

Mais ce ne sont pas les chutes d’animaux depuis des hauteurs vertigineuses qui ont d’abord intrigué les physiciens à la fin du XIXe siècle. Au lieu de cela, les experts ont été déconcertés par des photographies de chats tournant sur leur propre axe en tombant puis en atterrissant sur leurs pattes. Des images de cette époque montrent une personne tenant un chat par les pattes de manière à ce que son dos soit face au sol. L'animal est ensuite relâché. Au début, le félin flotte la tête en bas dans les airs, le dos tourné vers le sol. Mais dans les plans suivants, il se passe quelque chose qui semble défier les lois de la physique : le chat se retourne et atterrit sur ses pattes.

Bien sûr, les observations quotidiennes savaient que ces quadrupèdes pouvaient tourner dans les airs. Mais on avait supposé qu'ils obtenaient l'élan nécessaire à ce mouvement en poussant à partir de la surface d'où ils tombaient. En effet, selon la conservation du moment cinétique, il est impossible pour un objet qui ne tourne pas de tourner soudainement sans influence extérieure. C’est pourtant exactement ce que montrent les photographies. Au début, le chat tombe tout droit. Il parvient alors à tourner sur son propre axe. Comment est-ce possible?

Ce phénomène a occupé de nombreux scientifiques, dont le physicien James Clerk Maxwell, connu pour ses travaux sur l'électromagnétisme. Il a mené plusieurs expériences au cours desquelles il a fait tomber des chats de différentes hauteurs (y compris depuis des fenêtres ouvertes) et sur des lits et des tables. Mais ce n’est qu’en 1969 que le « problème des chats qui tombent » a été résolu. Il s’est avéré que le corps du chat n’avait pas été suffisamment examiné. Il ne s’agit pas simplement d’un objet cylindrique qui se met à tourner comme par magie. Si vous regardez attentivement, vous pouvez voir que le haut et le bas du corps d'un chat tournent dans des directions opposées. Ainsi, la conservation du moment cinétique est préservée. Si l’animal tourne comme un moulin à poivre dans deux directions différentes, la variation du moment cinétique est nulle.

Mais comment un chat fait-il pour se poser sur ses pattes ? Pour ce faire, les félins exploitent les lois physiques de la mécanique classique : en plaçant leurs pattes avant près de leur corps, ils réduisent leur moment d'inertie. Comme les patineurs artistiques, le haut de leur corps tourne rapidement autour de son propre axe. Avec leurs pattes postérieures, les animaux emploient alors l'effet inverse. Ils se dégourdissent les jambes pour créer un moment d'inertie aussi important que possible. En conséquence, le haut du corps tourne selon un grand angle, tandis que les jambes tournent moins dans la direction opposée. La colonne vertébrale extrêmement flexible des animaux rend ce mouvement possible. Une fois que le haut du corps est maintenant dans la bonne position (c'est-à-dire la tête alignée au-dessus du sol), les chats peuvent étendre leurs pattes avant, resserrer leurs pattes arrière et effectuer le mouvement semblable à celui d'un moulin à poivre dans la direction opposée afin que leurs pattes arrière sont également alignés au-dessus du sol. De cette façon, les animaux parviennent toujours à atterrir à quatre pattes, en suivant toutes les lois de la physique.

Les lois de la physique stipulent que plus la chute est importante, plus l’impact est violent. Mais une étude des années 1980 dresse un tableau différent, du moins pour les chats. Deux vétérinaires de la ville de New York ont ​​décrit un total de 132 cas entre juin et novembre 1984 dans lesquels des chats étaient tombés du 32e étage d'un immeuble de grande hauteur. Dans l’ensemble, 90 pour cent des chats ont survécu. Lorsque les vétérinaires ont documenté les blessures, ils ont fait un constat étonnant : alors que la gravité des dégâts augmentait jusqu'à une hauteur d'environ sept étages, elle semblait diminuer par la suite. En d’autres termes, une chute du 11e étage pourrait se terminer plus doucement pour un chat qu’une chute du sixième étage.