Pourquoi la plupart des os d’animaux ont-ils une structure en anneau creuse ? Il y a environ 500 millions d’années, les premiers vertébrés sont apparus sur Terre. Ils ont développé un squelette interne pour se déplacer, se soutenir et se protéger. Avez-vous déjà remarqué que leurs os sont creux ? La plupart des os d’animaux sont creux et légers, car les forces auxquelles ils sont le plus souvent soumis sont la flexion et la compression. En cas de flexion, la tension maximale se produit aux bords, tandis que la partie centrale est pratiquement exempte de contraintes, ce qui explique pourquoi les os des jambes des animaux sont creux. En cas de compression, la tension se disperse également le long des bords.
De la même manière, une tige de blé mince peut supporter un épi beaucoup plus lourd que lui. Ces parties de soutien dans les plantes sont appelées tissus mécaniques. Certains types de blé et de riz ont tendance à s’effondrer, ce qui indique que le tissu mécanique de leurs tiges n’est pas suffisamment développé. Il faut donc améliorer cela en contrôlant l’irrigation et la fertilisation. De nombreuses plantes ont également des tiges creuses, comme le bambou, le roseau, le céleri et de nombreuses mauvaises herbes.
La nature a inspiré la fabrication de tubes ronds. Un tube en acier peut supporter presque autant de flexion et de compression qu’une barre en acier de même taille. Les tubes ronds creux sont non seulement très résistants à la flexion et à la compression, mais ils permettent également d’économiser du matériau et sont légers. Ils peuvent même transporter des gaz et des liquides. Les ponts en pierre sont conçus en forme d’arche pour résister au maximum à la compression. La structure en arc permet de transférer la pression vers les supports de chaque côté du pont, et la courbe du pont correspond exactement à la courbe de la pression. Les grottes troglodytes du plateau de Loess en Chine, ainsi que les toits en forme d’arche de la plupart des tunnels souterrains, sont également construits selon ce principe. Les supports latéraux des ponts en arc et des grottes troglodytes sont très épais, précisément pour supporter la pression transférée.