Почему кошки всегда приземляются на лапы. Почему кошки приземляются на лапы Кошка падает на 4 лапы

В Нью-Йорке в 2007 году кошка по имени Аманда упала с 29 этажа на асфальт. Она осталась не только жива, но и отделалась всего лишь ранами на груди и одним выбитым зубом. Будь на её месте голливудская актриса Аманда Сейфрид, то падение оказалось бы более болезненным. Так почему кошки падают на лапы?

У кошек чрезвычайно эффективный вестибулярный аппарат. Он позволяет животному хорошо ориентироваться в окружающей среде при падении. Изогнувшись, зверёк уже в самом начале падения оказывается лапами вниз. Удар о поверхность, в результате этого, принимают на себя все 4 лапы.

Люди, если они, конечно, не акробаты, падая, кувыркаются и приземляются, как Бог даст – могут упасть и на ноги, и на голову. Что касается детей, то те падают головой вниз, так как голова у них большая, а это способствует смещению центра тяжести. Вот поэтому травмы у упавших с высоты кошек и людей – абсолютно разные. Взрослые люди чаще всего ломают ноги или рёбра, а дети разбивают головы. Кошка же может сломать все 4 лапы.

Есть ещё один интересный нюанс. Человек, падающий с 10-го этажа, имеет меньше шансов выжить, чем когда он падает с 3-го этажа. У кошек все наоборот. По статистике Нью-Йоркской ветеринарной клиники погибает 5% кошек, упавших с 7-30-го этажа, и 10%, упавших со 2-6 этажа. Данный феномен объясняется предельной скорости падения. Когда тело падает вниз, его скорость не увеличивается все время, а фиксируется на некотором предельном значении.

Понять это несложно: вначале сопротивление воздуха увеличивается вместе со скоростью, а затем уравновешивается силой тяжести. После этого скорость тела перестает расти, если форма тела остаётся неизменной. Сопротивление воздуха больше, если больше поперечное сечение тела. А сила тяжести напрямую зависит от массы тела. Отношение поперечного сечения к массе у кошек больше, чем у людей. Отсюда предельная скорость падения кошки в 2 раза меньше, чем у любого человека, а поэтому у зверька больше шансов остаться в живых.

Следует также заметить, что форма кошки до достижения предельной скорости одна, а после ее достижения уже другая. Кошка хорошо чувствует ускорение падения, а поэтому инстинктивно выгибает спину и вытягивает лапы вниз. К тому же, кошка, падая на согнутые лапы, смягчает удар о поверхность.

Когда достигается предельная скорость, ускорение сходит на нет, и кошка инстинктивно расслабляется. В этот момент она принимает форму белки-летяги, раскидывая лапы горизонтально. Такое положение тела увеличивает поперечное сечение и уменьшает предельную скорость падения. Помимо этого, в такой позе у кошки мало шансов сломать лапы при ударе, так как его сила распределяется на всю площадь и гасится мягкими тканями.

Но вернёмся к вопросу, почему кошки падают на лапы? Если зверька взять в руки, а затем бросить на пол спиной вниз, то при падении зверёк поворачивает переднюю часть тела вниз, а в соответствии с законом сохранения момента импульса, задняя часть тела поворачивается в противоположную сторону. Далее коша прижимает передние лапы и вытягивает задние. Тем самым уменьшается момент инерции передней части тела, и увеличивается соответствующий момент задней части.

Момент импульса равен произведению момента инерции на угловую скорость. Поэтому, несмотря на то, что момент импульса передней части тела в точности равен моменту импульса задней части, у передней части угловая скорость будет больше и, следовательно, она повернется больше, чем повернется задняя часть тела в обратную сторону.

После этого кошка повторяет тот же трюк, но в обратном направлении. Только в этот раз прижимает задние лапы и вытягивает передние. Вследствие чего угол поворота задней части тела на этот раз будет больше, чем передней части. В итоге, когда оба этапа завершены, кошка восстанавливает свою форму и оказывается повернутой на нужный угол. Охарактеризовать это можно как изменение ориентации тела в пространстве с помощью изменения формы.

Кошачью акробатику можно назвать совершенной. Но в то же время зверьки получают разные повреждения, падая с большой высоты. То есть ответ на вопрос, почему кошка падает на лапы, вовсе не исключает наличие травм. Но тут есть предположение, что в процессе эволюции пушистые зверьки выработали некий способ исцеления.

Специалисты подозревают, что таким способом является мурлыкание. Оно представляет собой разночастотные вибрации. И можно допустить, что именно эти вибрации, обладающие разной частотой и интенсивностью, дают определённый терапевтический эффект.

› 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:

12.06.2017 11:05 594

Почему кошки всегда приземляются на лапы.

С древних времен кошки живут рядом с человеком. Но несмотря на это, они до сих пор остаются для нас загадкой.Мы еще многого не знаем о наших домашних любимцах.

Если у вас дома живет кошка, то вы конечно же не раз видели, что она всегда приземляется на все свои четыре лапы. И при этом не важно, с какой высоты и из какого положения кошка прыгает или даже падает. А знаете ли вы почему ваша домашняя любимица так делает и как это у нее получается?

Дело в том, что вестибулярный аппарат (орган чувств, имеющийся у всех позвоночных животных и человека, который воспринимает изменения положения головы и тела в пространстве, а также направление движения), благодаря которому кошки так ловко меняют положение своего тела в полете, развит намного лучше, чем у других животных.

Во время падения, кошка быстро и четко выворачивает все свое тело: сначала голову, затем шею и туловище, выравнивая их таким образом, чтобы они были на одном уровне с головой, относительно земли.

Кроме того, в полете животное сначала ускоряет свое вращение, прижимая лапы и хвост к туловищу, и только потом, когда уже принимает положение лапами вниз, резко отводит их в сторону, прекращая вращение.

В результате таких трюков скорость падения заметно снижается, а сама кошка, парируя в воздухе, успешно приземляется на все свои четыре лапы. Причем, в момент приземления животное максимально смягчает силу удара о землю, выставляя вперед расслабленные лапы.

И как ни странно, чем больше высота падения, тем легче кошке сгруппировать свои движения в воздухе и совершить маневры с минимальным риском пораниться. Интересно, что способность «грамотного» приземления во время падения начинает отлично развиваться на уровне рефлекса у котят уже с 3-х – 4-х недельного возраста.

Долгое время ученые думали, что именно хвост помогает кошке выравнивать положение тела в полете и служит ей своеобразным «рулем». Однако понаблюдая за падениями бесхвостых кошек, они поняли, что кошки приземляются одинаково удачно независимо от того, есть у них хвост или нет. Таким образом получается, что выполнить нужные действия в воздухе за считанные секунды, этим животным помогают удивительная эластичность позвоночника и прекрасная гибкость.

Поскольку изучение природы и различных рефлексов животных может стать незаменимым материалом в жизни самих людей, с некоторого времени существует даже особая наука, изучающая возможности кошек при падении - пазематология. Эта наука к примеру, позволяет ученым разрабатывать различные приемы ориентации в пространстве для космонавтов, находящихся в невесомости.

Как видите друзья, человеку, несмотря на то, что он стоит на высшей ступени развития, есть чему поучиться у животных.

Падает , ее глаза и специальные органы во внутреннем ухе передают в мозг информацию о положении головы относительно земли. При изменении этого положения или при ускорении падения в каналах внутреннего уха возникает движение кристаллов и жидкости, которое передается чувствительным волоскам. От них мозг за тысячные доли секунды получает сигнал и молниеносно посылает команду к мышцам головы, которые возвращают ее в нормальное положение. Остальные части тела как бы выравниваются по голове, и принимает позу, наиболее удобную для приземления.

Котята появляются на свет с полностью сформированным механизмом внутреннего уха, но глаза у них до поры до времени закрыты и не видят. Описанный рефлекс выпрямления у котят не работает, пока не откроются глаза, поскольку эффективное поддержание равновесия возможно только при взаимодействии сигналов, поступающих синхронно от глаз и от внутреннего уха.

Не так давно было установлено, что кошка, не обязательно травмируется тем сильнее, чем с большей высоты ей пришлось лететь. Степень травмированности животного, конечно же, возрастает по мере увеличения высоты, но лишь этажа до седьмого — дальше же она, как ни удивительно, реально уменьшается!

Это происходит потому, что, пролетев примерно пять этажей, среднего размера кошка достигает максимальной скорости (так называемая конечная скорость падающего тела), то есть скорость падения больше не изменяется и система внутреннего уха уже не получает раздражений от ускорения.

Кошка расслабляется, растопыривает лапы и, используя сопротивление воздуха, стабилизирует свое положение, подобно тому, как это делает парашютист во время свободного полета, когда купол парашюта еще не раскрыт. Расслабленное тело значительно легче переносит удар о землю, так что падение с десятого этажа иной раз может оказаться для кошки менее опасным, чем падение с третьего (только пожалуйста, и ни в коем случае не пытайтесь ставить эксперименты над своими любимцами!).

Очень часто кошка падает на все четыре лапы, но шейные мышцы у кошек сравнительно слабы, поэтому нередко животное не может удержать голову и ударяется подбородком о землю. В этом случае очень высока вероятность .

Рефлекс выпрямления

На снимках видно, как кошка готовится к приземлению при падении с небольшой высоты, ориентируется в пространстве с помощью зрения и органов внутреннего уха.