Есть такой закон — закон сохранения момента импульса, на основании которого ученые утверждают, что создать вращение из ничего не возможно. Проще говоря, за счет одних только внутренних усилий без опоры тело перевернуться в пространстве не может.

Поэтому сначала исследователи считали, что кошка способна переворачиваться, потому что она отталкивается от поверхности, с которой падает, тем самым задавая себе нужное вращение. Не может же животное нарушать законы науки! Однако эксперименты показали, что кошка приземляется на лапы, даже не имея возможности оттолкнуться. Кошачий секрет долго оставался нераскрытым, пока на помощь пришла техника.

В 1894 году французский исследователь доктор Этьен-Жюль Маре (Étienne Jules Marey) сделал серию фотографий падающей кошки, которые помогли разгадать тайну кошачьего падения . Оказывается, кошка вращает отдельными частями тела в разные стороны; она изгибается, меняет «форму» и в итоге переворачивается, сохраняя неизменным суммарный момент вращения.

Так можно описать технику разворота кошки при падении с высоты:

Согнув тело, чтобы создать разные оси вращения для передней и задней части тела, кошка выставляет задние лапы и поджимает передние. Затем она скручивает заднюю часть тела в одну сторону, а переднюю — в другую. Противоположные вращения компенсируют друг друга, и суммарный момент вращения в падении остается нулевым. При этом передняя часть поворачивается немного больше, за счет прижатых лап.

Потом кошка поджимает задние лапы и выставляет передние, выполняет небольшое скручивание в обратном направлении, но по-прежнему — задней и передней частей тела в разные стороны. На этот раз задняя часть разворачивается сильнее, благодаря втянутым лапкам.

В зависимости от начального положения тела перед падением и собственной гибкости, кошка может развернуться лапами вниз за одну серию движений, или же их нужно повторить несколько раз.

Некоторые источники утверждают, что кошка разворачивается за счет вращения хвостом. Якобы хвост вращается в одну сторону, а тело в другую (опять же сохраняя неизменным первоначальный момент вращения). Но наблюдения показали, что бесхвостые кошки тоже
способны разворачиваться в воздухе, что свидетельствует в пользу вышеописанной техники, где задействованы гибкое тело и лапки, а хвост не используется.

Благополучно переживать падение с высоты кошкам помогает не только способность приземляться на лапы, но и особое строение лап. Лапы у кошек, как правило, длинные, мускулистые, пружинистые. Они способны в значительной степени смягчить удар о землю.

Наблюдение за кошками помогло ученым шире взглянуть на законы механики, а также найти полезное применение кошачьей техники для разработки приемов движения космонавтов в невесомости.

Конечно же, кошка в момент падения не выполняет никаких сложных математических расчетов. Она проделывает все эти действия интуитивно. http://www.33cats.ru/ Этот установочный рефлекс начинает проявляться у котят в возрасте 3-4 недель, и полностью развивается к 7 неделям.

Почему же кошки могут получить травмы при падении?

Иногда кошкам не достаточно времени, чтобы перевернуться в нужном направлении. Минимальная высота, необходимая кошке для разворота — от 30 см. Если кошка не развернется, она может приземлиться на спину или на бок – совершенно не приспособленные для этого места. Таким образом, падения с небольшой высоты могут быть даже более травматичными, чем с высоты в несколько метров.

Другая причина несчастных случаев в том, что природа наградила кошку столь полезным рефлексом для жизни в естественной среде обитания, а в современном городе это спасает не всегда. Мегаполис – это слишком большое испытание для кошки! Многоквартирные дома гораздо выше деревьев, а за пластик и металл не зацепишься, как за ветку.

Кроме того, кошки, проводящие все время в квартире, обычно ведут малоподвижный образ жизни и часто даже имеют лишний вес, что резко снижает их природные способности к выживанию. При прочих равных условиях там, где дикий мускулистый подтянутый кот отделается легким испугом, «Гарфилд» рискует расшибиться в лепешку!

Поэтому давайте не будем обольщаться, что кошка приземляется на лапы ВСЕГДА, а сами подумаем о безопасности наших пушистых друзей. Если у вас живет кошка, значит, на окнах должны быть сетки, а балкон должен быть застекленным или всегда закрытым!

Раз уж речь зашла о падениях, поговорим о том, как кошки падают и почему кошки приземляются на лапы?

Правда ли, что кошки всегда приземляются на лапы?

Распространено убеждение, что: во-первых, кошки постоянно падают на лапы; во-вторых, кошки способны свалиться с любой высоты и остаться невредимыми.
Увы, так получается далеко не всегда. Кошка - не птица, парить она не умеет. Она вполне может получить при падении сильную травму либо даже разбиться насмерть, поэтому не вздумайте проводить опыты.
Но есть часть истины в том, что кошки как правило падают на лапы. У этих животных довольно хорошо сформирован вестибулярный аппарат, позволяющий им ориентироваться в полёте (наследство тех пор, когда кошки были необузданными и проживали больше на деревьях, прячась от больших хищников). Если кошка упала с возвышенности, она мгновенно определит, в каком месте верх, а где низ, и развернётся лапами к земле. Вопрос в том, что она не всякий раз успевает это проделать. По этой причине в некоторых случаях кошка, вырвавшись с рук, падает с высоты человеческого роста и приземляется далеко не на лапы, а как получится.

Падения с большой высоты.

Что касается падений с совсем большой высоты (выше седьмого этажа), в таком случае кошке в некоторых случаях удаётся обойтись без серьёзных травм, если она успеет расслабиться, растопырить лапы и, превратившись в настоящий парашют, тем самым затормозить падение. И всё равно - мускулы шеи у кошек не настолько развиты, чтобы удержать голову в момент посадки. Поэтому животные зачастую получают при падении повреждения челюсти.

Вы, безусловно, ранее поняли, что нельзя позволять падение кошки из окна либо с балкона. Остеклите балкон либо затяните его сеточкой и ни в коем случае не бросайте любимицу одну в комнате с раскрытым окошком. Не рассчитывайте, что обойдётся - никогда нельзя сказать заранее, когда ваш семейный зверь захочет поймать пролетающего воробья!

Кошки при падении с любой высоты и из любого положения всегда приземляются на все четыре лапы. Этот феномен не мог не заинтересовать ученых. Первые исследования проводились еще в 1894 году, когда на одном из очередных заседаний Французской академии наук известный физиолог Марей представил аудитории снимки двух кошек в различных фазах своего падения. При этом, оказалось, что кошка без хвоста падает так же, как и полноценная здоровая кошка.

Таким образом, был развеян миф о том, что кошка использует хвост, как аэродинамический руль, сообщает интернет-журнал "Знай как". Тогда для объяснения была выдвинута гипотеза о том, что животное умудряется получить начальный импульс в момент отделения от рук экспериментатора, примерно так, как это происходит у прыгунов в воду с вышки и у спортсменов на батуте. При этом каноны физики позволяли спортсменам как угодно распоряжаться начальным моментом и своим телом в полете. Но фотоснимки свидетельствовали, что кошки точно так же управляли своим телом и когда их бросали без всякого импульса.

Вскоре механики разобрались с этим явлением, и уже в начале 20 века феномен был разрешен и вошел во все учебники физики и механики. На самом деле в падении кошка изменяет положение своего тела просто за счет очень энергичных действий собственного туловища и конечностей. В самой первой фазе своего падения кошка поворачивает переднюю часть туловища в сторону, чаще всего, вправо. Одновременно она подтягивает передние лапы к голове, а задние, наоборот, отводит подальше от тела. Эта операция компенсируется небольшим поворотом задней части в противоположном направлении.

Таким образом, передняя часть корпуса обращена вниз, и животное видит, куда ей стоит приземлиться. Задние кошачьи лапы растопырены, что приводит к тому, что ее момент инерции соизмерим с моментом инерции передней части, у которой лапы прижаты к голове.

В финальной фазе кошка выставляет вперед передние лапы, останавливает вращение тела. Задние лапы вытягиваются в одну линию с корпусом, затем вместе с телом доворачиваются до положения передней и также принимают предпосадочную позу. При окончательном повороте кошка выгибает спину.

Интересно, что кошка, брошенная "солдатиком" не в состоянии приземлиться на все четыре лапы. В 1960 году американец Макдональд применил скоростную съемку со скоростью 1500 кадров в секунду для выяснения поведения кошки, брошенной с высоты 15-20 см, когда полет занимает только 0,1 секунды. Выяснилось, что когда исследователь подбрасывал кошку вверх, она летела вверх лапами до высшей точки полета, только там совершала свое сальто.

Оказалось, что на лапы падают даже котята, которые только начали бегать, то есть, в возрасте 3-4 недель. Влияет на координацию движений кошки и органы чувств. Дотошные ученые выяснили, что у кошки с завязанными глазами движения в полете более вялые.

Глухая кошка падает так же, как и совершенно здоровая. Полностью лишенная зрения кошка падает уже без описанной ловкости. Если животное перед бросанием покрутить на центрифуге, чтобы обмануть его вестибулярный аппарат, то кошка, брошенная лапами вниз, приземляется лапами вверх, на спину.

Вторым вопросом "кошачьего парадокса" является то, что животное не разбивается, упав с высоты, безусловно смертельной для человека. Здесь срабатывает то, что отношение веса животного к его поверхности тем меньше, чем меньше животное. И здесь как раз сказывается аэродинамическое сопротивление, которое существенно ограничивает скорость падения, уменьшает его кинетическую энергию в момент падения.

Так, если парашютист при затяжном прыжке развивает скорость до 50 м/с, то кошка, пролетев 20 метров, имеет скорость не больше 15-18 м/с. И ей не принесет смертельного вреда даже падение с очень больших высот, смертельных для человека. Кроме того, кошка имеет более сильные по отношению к собственному весу, чем у человека мышцы, которые представляют собой отличный амортизатор. Долгое время среди людей желающих повторить хитрые кошачие приемы не находилось. Однако прыгун с вышки Брейн Фелпс все же решился попробовать.

Эксперименты начали с прыжков с высоты в 1 метр. Олимпийский бронзовый призер Фелпс ловко менял положение тела в пространстве. Затем высота постепенно достигла такой, что полет длился всего 0,5 с. И здесь спортсмен смог повернуться даже на 360 градусов. Но, если у Фелпса маневр поворота на 180 градусов занимал 0,3 секунды, то кошке на это нужно всего 0,12 секунды. Пробовали бросать спортсмена и "лапами вверх". Пролетев 3 или 5 метров, Фелпс проделывал то же, что и кошка, и приземлялся на живот с вытянутыми вперед и вниз руками. Стоит отметить, что повторить опыт Фелпса никому из неподготовленных людей не удастся - здесь нужна долгая тренировка.

Любой человек, даже тот, в чьем доме не живет кошка, знает о том, что эти животные великолепно видят в темноте. Однако не каждому известно, что у них имеется еще одно необычное свойство. Падая с высоты, кошки способны упасть на все четыре лапы и не получить никаких повреждений. Сделать так не может ни человек, ни большинство остальных животных.

Ученые достаточно давно начали интересоваться тем, почему кошка падает на лапы . Еще в девятнадцатом веке исследователи, работавшие во французской академии и занимавшиеся изучением поведения летающих животных, проводили эксперименты и с представителями кошачьих. Изменяя высоту, с которой животное должно было спрыгивать, находясь на человеческих руках, они определили, по какой причине кошки считаются великолепными прыгунами.

Сначала экспериментаторы предположили, что основной элемент в кошачьем прыжке – хвост, так как он очень много значит для животного даже в обычной жизни.

Однако, когда они серийно сфотографировали кошачий прыжок, то смогли понять, что хвост не имеет к этому никакого отношения. Кошки, которые и вовсе не имеют хвоста, тоже способны приземляться на землю без ущерба для себя.

Внимательно рассмотрев фото и изучив позы животного, ученые нашли несколько интересных фактов. Какое бы положение ни было изначальным при падении кошки, за миллисекунды ее туловище способно развернуться в полете и приобрести ровное положение относительно поверхности падения.

Сначала она совершает поворот головы для того, чтобы видеть, куда падает. Если животное слепое или просто плохо видит, скорее всего, оно упадет неудачно. Если все нормально, в одну линию с головой она выравнивает тело. Передние конечности подтягиваются к голове, а задние растопыриваются и отодвигаются как можно дальше от туловища.

Все эти действия осуществляются очень быстро и точно. Перед приземлением важную роль играет и умение кошки выгибать спину.

Мягкие подушечки лапок и развитые мышцы конечностей становятся амортизатором, а это означает, что во время падения на землю сила удара становится намного мягче.

Позвоночник

Flying kittens

Помимо мускулатуры, удачный полет зависит и от гибкости суставов позвоночника. Кошка, в отличие от человека, обладает большим количеством звеньев позвоночника (у кошки их тридцать, тогда как у человека – 24). Это делает кошачий позвоночник эластичным, и именно поэтому животное может так элегантно и изящно выгибать спину, так, как не способен сделать человек.

Замечательно развитый вестибулярный аппарат позволяет кошке, которая падает на землю, ориентироваться в окружающем пространстве, интуитивно давать оценку собственным шансам и приводить туловище в наиболее удачную для приземления позицию.

Кошка – это достаточно маленькое и легкое животное. Ее вес относительно площади туловища намного меньше, чем у человека. Это тоже способствует умению грамотно сгруппировать туловище.

Чем опасна небольшая высота

Хотя кошки и способны мгновенно развернуться в полете, на это ей все равно понадобится около восемнадцати секунд. Падая с небольшой высоты, к примеру, сантиметров двадцать, она не обладает достаточным количеством времени, поэтому последствия приземления будут грустными. Падая с внушительной высоты, например, с какого-либо этажа, животное сможет сориентироваться в воздухе и расслабить туловище, тем самым делая удар мягче.

Кошачья способность падать на все четыре конечности – это поведение, данное от рождения и сохраняющееся на инстинктивном уровне. Даже самые крошечные котята могут так делать, тогда, когда от роду им всего три недели или месяц.

Даже если у кошек есть такое необычное свойство, это вовсе не означает, что можно сделать из этого способ развлечься, специально кидая животное с большой высоты. Любой питомец, падая с высоты, испытывает при этом множество негативных эмоций – ему страшно, а если высота критично большая, такая «игра» может закончиться серьезными и даже смертельными повреждениями внутренних органов.

Случается, что приземлившись на землю, кошка получает различные травмы конечностей и переломы. Именно поэтому нужно следить за питомцем, если ему нравится проводить время на балконе, ведь он может вывалиться из открытого окна или форточки. Помните о том, что маленькая высота может обернуться для любимца и для вас большой бедой! Застеклите открытый балкон или затяните все окна на нем специальной сеткой. Если в какой-либо из комнат открыто окно, также нельзя оставлять кошку одну в помещении. Не нужно рассчитывать на то, что все будет хорошо – животное может заметить что-нибудь движущееся за окном, птицу, лист с дерева, и прыгнуть навстречу опасности!

Пусть ваш любимый питомец никогда не узнает, что такое падение с большой высоты!

› Убедиться, что кошки действительно всегда приземляются на лапы и узнать какие физические законы этому способствуют.

• Задачи:

› Обнаружить известные физические явления, объекты и закономерности кошки при падении.

› Обратиться к внешним источникам, изучить мнения многих ученых.

› Изучить физические законы, помогающие кошке при падении.

• Гипотеза:

› Кошки удачно приземляются на лапы из-за строения скелета.

• Этапы исследования:

1) Обратиться к внешним источникам и понять почему кошка всегда приземляется на лапы с точки зрения физики.

2) Посмотреть эксперименты, проведенные людьми.

3) Обобщить информацию и сделать вывод.

Почему так происходит?

Для поступательного движения неоспоримо доказано: какие бы процессы ни происходили внутри летящего кирпича, центр тяжести его продолжает двигаться вперед с той же скоростью и в том же направлении, как если бы внутри ядра ничего не происходило. Взрыв снаряда не изменяет пути и скорости центра тяжести: снаряд разрывается на миллионы осколков, но при этом центр тяжести всех обломков следует по прежнему пути, пока ни один осколок не упал на землю.

Долгое время считалось, что и по отношению к вращению тела вокруг оси справедливо то же правило. Считалось, что одними внутренними усилиями ни на что не опирающееся тело не может повернуться в пространстве. Между тем, кошка, несомненно, во время падения каким-то образом успевает развернуться так, чтобы упасть на четыре лапы. Как же это ей удается?

Предлагалась, например, такая версия: якобы кошка еще до начала прыжка успевает оттолкнуться от опоры. Гимнаст, спрыгивая с трапеции, отталкивается от неё так, чтобы тело его получило вращательное движение; затем, уже в воздухе, он ускоряет это вращательное движение тем, что свертывается в комочек, прижимая руки и ноги к телу: это и дает ему возможность перевернуться в воздухе.

Предполагали, что так же поступает и кошка.

Однако, живодерский эксперимет (кошку четырьмя шнурками за лапы подвешивали к потолку, и затем быстро разрезали шнурки) показал, что кошка так не поступает. Кошка успевала все же упасть на ноги…

Итак, загадка «кошачьего падения» долгое время оставалась нерешенной. Механизм поворота кошки разъяснился совсем недавно. У кошки есть два средства повернуть свое тело при падении.

Во-первых, перемещение хвоста: когда кошка, держа хвост под углом к своему телу, производит им вращательное движение, то все тело розворачивается в противоположном направлении. Мускулы, вращающие хвост в одну сторону, в то же время отталкиваются от тела и тем заставляют его поворачиваться в обратном направлении — выполняется закон равенства действия. Рядом последовательных оборотов хвоста кошка может повернуть свое тело на желаемый угол; в этом нет никакого нарушения законов механики.

Во-вторых, есть еще один кошачий прием. Когда падающая кошка поворачивает переднюю половину своего тела, то задняя половина на тот же угол поворачивается в обратную сторону; если затем кошка повернет в том же направлении заднюю половину, то передняя вернется назад и тело кошки опять займет прежнее положение. Никакой поворот при таких условиях не возможен. Но дело будет обстоять иначе, если кошка при повороте будет соответст вующим образом вытягивать и укорачивать передние и задние лапы. Согласно закону площадей, часть тела с вытянутыми лапами должна, при равных прочих условиях, повернуться на меньший угол, нежели часть тела с прижатыми лапами. Чередуя вытягивание и прижатие лап, кошка может рядом телодвижений достичь нужного поворота в желаемом направлении.

Поясним это упрощенным примером, расчленив каждый поворот на два отдельных приема.

Кошачья техника заставила ученых пересмотреть ряд аксиом механики.

Наверняка, Вы слышали о парадоксе – чем меньше высота падения кошки, тем больше травм и смертельных исходов. И обратное, чем выше падает кошка, тем больше у нее шансов остаться в живых. Правда ли это?

Утверждают, что это так.

Кошки виртуозно переворачиваются при падении, но при падении с маленькой высоты 3-5 этажей, кошка часто просто не успевает совершить все эти маневры. Соответственно, падает «неподготовленной» и не использует все свои возможности. А сила удара делает свое дело, ломаются конечности, травмируются внутренние органы…

Ветеринары даже дали название – синдром падения с высоты.

Исследовав падения кошки, пришли к выводу, что большинство кошек падают с высоты ночью, а самые сильные травмы получают кошки, упавшие с 3-5 этажа. При падении с более высоких этажей встречаются положительные исходы. Многое зависит от воздушных потоков, от поверхности приземления и от стартовой позы кошки. С высоты 9-10 этажей у кошек шансы на благополучный исход снижаются.

Существует даже парадокс кошки с маслом :

Всем известно, что при падении кошка всегда приземляется на лапы. Почему так происходит? Экспериментаторы Александр Пушной и Алексей Иванченко объяснили этот феномен :

Результаты: В результате исследования мы узнали, что кошке помогают приземлиться на лапы ее мускулы,вращающие хвост в одну сторону,а тело в другую. С точки зрения физики: кошке помогает приземлиться на лапы — закон равенства действия.

Вывод: После проделанного мною наблюдения,я убедилась,что кошки всегда приземляются на лапы, но благополучный исход зависит от высоты, с которой падает кошка.

Источники:

Похожие статьи