Почему кошки приземляются на лапы.

› 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:

Есть такое поверье, что намазанный маслом бутерброд всегда приземляется вниз маслом, а упавшие кошки – только на все четыре лапы. Однако те люди, которые достаточно часто роняли на пол бутерброды с маслом, и были при этом достаточно внимательны, могли заметить, что это далеко не всегда так. В жизни вообще все зачастую случается не так, как описывают различные поверья. И это, кроме всего прочего, касается самого популярного домашнего любимца – кошки.

В целом, кошки не зря славятся своей ловкостью и пластичностью. Они могут безо всяких усилий прыгнуть с высоты, которая во много раз превышает их рост, могут перепрыгнуть с одной ветки на другую, а уж пройтись по узкому забору для них так же естественно, как для нас пройтись по тротуару.

Такая ловкость делает из кошки великолепного охотника. Говоря об охотничьих способностях кошки и их ловкости было бы полезно провести небольшое сравнение между кошками, которые ведут одиночный образ жизни, и другим супер популярным и могучим хищником – волком. В отличие от кошек, хищник обладает целым рядом качеств, которые приспособлены для более совершенного ведения охоты и наиболее важным среди них является возможность вести организованную, стайную охоту. К тому же, волк отличается необычайной выносливостью, чего не скажешь о семействе кошачьих.

Казалось бы, какие могут быть у кошки, обитающей в одной местности с волками, шансы на выживание?

Однако как показывают исследования палеонтологов, в тех местах, где некогда обитали волки и сопоставимые с ними по размеру кошки, волки постепенно исчезали, не выдержав конкуренции с этими ловкими хищниками-одиночками. И не последнюю роль в таком успехе сыграла кошачья ловкость, на фоне которой волк выглядит просто настоящим бревном.

Что же все-таки является причиной того, что кошка обладает такой ловкостью и способностью к таким невероятным трюкам?

Секрет этого скрыт в устройстве кошачьего мозга. Внутренне ухо кошки содержит один важный орган, который, который работает наподобие гироскопа. Углубляться в его, надо сказать непростое, строение мы не станем, ограничившись тем, что этот орган тщательнейшим образом отслеживает малейшие изменения в положении тела кошки в пространстве, посылая сигналы в те отделы головного мозга, которые отвечают за координацию движений.

И все тот же внутренний гироскоп позволяет падающей кошке мгновенно определить, где именно находится земля и развернуться к ней лапами. Эта способность развивается на уровне рефлекса уже у маленьких котят, начиная примерно с возраста в три-четыре недели.

Надо сказать, что есть даже такая наука, которая изучает природу этого рефлекса и его ценности для этого конкретного биологического вида. Называется наука о кошачьих падениях пазематологией, и ее представителями уже было открыто достаточно много такого, что расширило наши представления о способностях кошек. В частности исследователями была детально изучена техника кошачьих падений. Было обнаружено, что, когда животное, упавшее со значительной высоты, приземляется строго на четыре лапы, что значительно повышает его шансы на выживание. И для этого есть две основные причины.

В первую очередь стоит отметить, что когда кошка разворачивает лапы к земле, она разводит свои конечности немножко в стороны. Таким образом, площадь тела увеличивается и, соответственно, возрастает сопротивление воздуха. В результате, падение несколько замедляется, как это происходит у парашютиста при раскрытии парашюта.

Кроме того ученые доказали, что при падении кошки и человека с одинаковой высоты, скорость падения у кошки будет в два раза меньше. И не последнюю роль в таком замедленном падении играет то, что кошка использует свой «парашютный инстинкт».

Второе состоит в том, что, когда кошка приземляется на расслабленные и выставленные вперед лапы, это значительно гасит силу удара. Ввиду этого становится ясно, каким образом один знаменитый котенок, выпавший на бетонный тротуар с балкона тринадцатого этажа, сумел отделаться незначительными травмами.

Этот котенок просто превратился в некое подобие маленького парашютика. Правда, не всем упавшим с высоты кошкам так везет, однако факт остается фактом.

Однако в тех случаях, когда кошке приходится падать с небольшой высоты, все обстоит не так хорошо как в описанных выше случаях и кошке не всегда удается приземлиться так как от нее ожидают – на все четыре лапы. Как правило, осечка случается когда время падения слишком короткое, чтобы кошка могла выполнить этот маневр. Такое может случиться,например, тогда, когда человек выпускает кошку из своих рук, если перед этим он держал ее спиной к полу и лапами вверх. Потому в таких ситуациях людям следует быть аккуратными, зная, что питомец может получить травму ничуть не менее серьезную, чем при падении с высоты нескольких метров.

Любому человеку известно, что кошки отлично видят в темноте. Но не каждый знает, что эти домашние животные обладают еще одним удивительным свойством. Падая с какой-либо высоты, кошки умеют приземлиться на все 4 лапы и не разбиться насмерть. Похвастаться этим не могут ни человек, ни большинство других животных.

Что же помогает им это сделать?

Этот вопрос давно уже начал интересовать ученых. Еще в XIX веке в одной из французских академий исследователи поведения летающих животных провели эксперименты и с кошками. Меняя высоту, с которой кошка прыгала с рук экспериментатора, им удалось установить, благодаря чему кошек можно назвать отличными прыгунами.

Сначала ученые предположили, что главную роль в полете для кошки играет хвост. Ведь в обычной жизни он имеет для нее большое значение.

Но когда они сделали серии фотографий падающей кошки, то увидели, что хвост тут вообще не причем. И кошки, у которых хвоста нет совсем, так же удачно умеют приземляться.

При внимательном рассмотрении поз кошки на фото были обнаружены интересные факты. Из какого бы положения она не начала падать, за доли секунды ее тело успевает в воздухе развернуться и выровняться по отношению к земле.

Сначала она поворачивает голову, чтобы ей было видно, куда падать. Если кошка слепая или у нее плохое зрение, обычно ее падение бывает неудачным. Затем в одну линию с головой она выравнивает и туловище. Передние лапы она подтягивает ближе к голове, а задние широко растопыривает как можно подальше от тела.

Все это она делает моментально и точно. Перед самым приземлением ей еще помогает умение хорошо прогибать спину.

Мягкие подушечки и сильные, развитые мышцы лап выполняют роль амортизатора, то есть во момент приземления сила удара значительно смягчается.

Гибкость кошки начинается с позвоночника!

Кроме мышц, для удачного полета большую роль играют и гибкие суставы позвоночника. У кошки, в отличие от человека, в нем больше звеньев (у кошки их 30, у человека – 24). Это придает позвоночнику эластичность и то самое умение грациозно изгибать спинку, которому человек тоже пытается научиться.

Отлично развитый вестибулярный аппарат дает возможность животному во время падения ориентироваться в пространстве, инстинктивно оценить все шансы и придать телу правильное для приземления положение тела.

Кошки – животные небольшие и легкие. Ее масса по отношению к площади тела гораздо меньше, чем у человека. Это тоже помогает ей сгруппировать правильно свое тело.

Опасность для кошки представляет маленькая высота!

Но как бы быстро кошка ни умела развернуться в воздухе, ей все равно для этого нужно около 18 секунд. При падении с маленькой высоты, например, 20 см, у нее этого времени нет, и приземление будет с печальными последствиями. Падая с высоты нескольких этажей, кошка успевает сориентироваться в полете и расслабить тело, что смягчает удар.

Умение кошек приземляться на все 4 лапы – поведение врожденное и заложено на уровне инстинктов. Даже маленькие котята могут это сделать, когда им от роду всего 3 или 4 недели.

Если кошки обладают таким удивительным свойством, это не значит, что можно развлекаться, специально бросая их с высоты. Любая кошка испытывает в это время массу отрицательных эмоций – ей страшно, при очень большой высоте могут в воздухе внутренних органов.

Бывает, что во время приземления они получают различные травмы и переломы. Поэтому необходимо следить, чтобы кошка, которая любит гулять на балконе, не выпала из открытого окна. И обязательно помните, что небольшая высота еще более опасна для животного.

Как известно, кошки способны при падении развернуться в воздухе таким образом, чтобы приземлиться самым безопасным образом - на лапы. Как им это удается? Это всегда интересовало не только любителей кошек, но и ученых, которые занялись исследованием кошачьего вопроса и нашли вполне научное объяснение этому феномену.

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.сайт/ 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!

Фото черной кошки в полете Darren Sethe

Покадровое фото падения кошки sciencefocus.com, Oxford Univercity press

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.

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.

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.

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.