La physique de la façon dont les chats boivent

Il y a environ quatre ans, Roman Stocker regardait son chat, Cutta Cutta, boire dans son bol. Et Stocker, un ingénieur qui étudie la biophysique des microbes océaniques, s'est demandé exactement quelles forces physiques permettaient au chat de se chevaucher. Ainsi, lui et Pedro Reis, un collègue du Département de génie civil et environnemental, ont travaillé avec Sunghwan Jung , SM ‘95, PhD ‘07, et Jeffrey Aristoff '04, PhD '09, qui étaient alors au MIT, pour filmer et étudier des vidéos de félins domestiques et de gros chats pendant qu'ils buvaient. Leurs recherches, publiées dans La science , a découvert que les félins de toutes tailles profitent d'un équilibre parfait entre deux forces physiques.

Les chercheurs ont vu que lorsqu'un chat boit, il étend sa langue directement vers le bol avec la pointe recourbée vers l'arrière, de sorte que le haut de la langue touche le liquide en premier. Ils ont appris plus tard que le film de 1940 d'Harold Doc Edgerton d'un chat en train de laper du lait montrait le même phénomène. Mais les nouvelles vidéos sont allées plus loin, révélant que le haut de la langue est le seul surface pour toucher le liquide. Les chats, contrairement aux chiens, ne trempent pas leur langue comme des louches. La pointe lisse touche à peine la surface avant que le chat ne tire sa langue vers le haut. Ce faisant, une colonne de liquide se forme entre la langue en mouvement et la surface du liquide. Le chat ferme alors sa gueule, pince le haut de la colonne et garde son menton sec.

Lorsque la langue du chat touche la surface du liquide, une partie du liquide s'y colle, tout comme l'eau adhère à la paume d'un humain lorsqu'elle touche la surface d'une piscine. Mais le chat remonte sa langue si rapidement que l'espace d'une fraction de seconde, l'inertie l'emporte sur la gravité, qui ramène le liquide vers le bol. Le chat sait instinctivement à quel moment cet équilibre délicat va changer ; il ferme sa bouche dans l'instant où la gravité empêche le liquide en mouvement de continuer à suivre la langue. Si le chat hésitait, la colonne se briserait, le liquide retomberait dans le bol et la langue remonterait vide.

Les chercheurs ont analysé une vidéo numérique à haute vitesse de chats domestiques comme Cutta Cutta (regardez-la ci-dessus ou sur www.technologyreview.com/cat-drink) ainsi que des lions, un tigre et un jaguar. En ralentissant les vidéos, les chercheurs ont établi la vitesse du mouvement des langues et la fréquence des clapotis. Connaissant la taille et la vitesse de la langue, ils ont alors développé un modèle mathématique de rodage, qui fait intervenir le rapport entre la gravité et l'inertie. Pour les chats de toutes tailles, ce nombre est presque exactement un, indiquant un équilibre parfait. Les chats domestiques font en moyenne quatre tours par seconde, mais les gros chats, dont la langue est plus grande, tournent plus lentement pour obtenir le même résultat.

Pour mieux comprendre la dynamique subtile du clapotis, les chercheurs ont également créé une version robotique de la langue d'un chat qui se déplace de haut en bas sur un plat d'eau. Le modèle leur a permis d'explorer systématiquement différents aspects du rodage et, in fine, d'identifier les mécanismes à l'œuvre.

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