无尾也能做,只是效果差一点·它是全身的协调
这个研究资料很有趣:1978年,美国詹姆斯·海在其名著《运动技术生物力学》中又公布了猫旋研究的一些有趣的新成果:猫四爪朝天落下时,它能在自己的站立高度内将身体翻转过来;蒙住眼睛的猫从只有1米的高度掉下时,动作十分笨拙;而猫眼和内耳机制这两种感官都被去掉的猫,在四脚朝天状态时就不知道如何翻身了。除猫之外,兔子与豚鼠也具有这种空翻本领。
一、自由落体定律
二、钟摆定律。拓展资料:
伽利略,意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱者。伽利略生涯重大事件
1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验,从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。1609年,伽利略创制了天文望远镜(后被称为伽利略望远镜),并用来观测天体,他发现了月球表面的凹凸不平,并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜,伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。
猫有一个十分惊人的本领:从高处跌下时,不仅不会摔死,还能稳稳地落地。它的绝技就是空中翻身。你看,猫刚跌下时,还是背脊朝下、四脚朝天,可就在它落地的一刹那,已经...
双足站立的特点和重要性力学上讲,人类双足站立的姿势很不正常,是种非常不稳定的结构,基本原因如下:1.
493–505.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0014488684900840^Vnuk,D.,Pirkić,B.,Matičić,D.,Radišić,B.,Stejskal,M.,Babić,T.,…Lemo,N....
猫背朝地下落也能在空中翻身使四肢着地,但很多猫因此骨盆摔裂
猫空中翻身涉及角动量守恒定律在运动生物力学中的应用问题
可以参考这个资料:
贾书惠 猫下落的翻身与运动生物力学.力学与实践,1990,12(3):10
猫有一个十分惊人的本领:从高处跌下时,不仅不会摔死,还能稳稳地落地。它的绝技就是空中翻身。你看,猫刚跌下时,还是背脊朝下、四脚朝天,可就在它落地的一刹那,已经变成背向上、脚朝下了,再加上它那双有着厚厚肉垫的爪子和富有弹性的腰腿,当然就能稳稳地在地面“安全着陆”了。早在19世纪末,就有一位物理学家对猫的空中翻身绝技产生了兴趣,他通过高速摄影拍下了猫的整个下落过程,发现猫在下落时仅用1/8秒就翻过身来了。我们知道,如果没有外力作用,原来不转动的物体是不会转动的。猫在开始下落时没有转动,在下落过程中又不受外力作用,它应该一直保持原来的姿势着地。那么,猫是怎样在空中完成翻身动作的呢?于是,有人把这完全归功于猫尾巴的功能。认为猫在下落过程中,快速地向一个方向甩动尾巴,由于力学中的角动量守恒原理,猫的身体就会朝另一个方向翻转。但是,通过计算人们发现,如果猫的空中翻身仅仅依靠尾巴的甩动,那猫的尾巴在1/8秒内至少要转上几十圈才行,这岂不是与飞机的螺旋桨一样了?于是,一些物理学家又忙碌起来,他们又是摄影又是录像,并且从理论上提出模型,用电脑进行计算。得出的结论是:猫在落下的过程中,是通过它的脊柱依次向各个方向弯曲来实施转体。图中我们可以看到,当双手握住猫的四肢,将手松开时,猫的角动量等于零。猫在下落的过程中,尽管受到重力的作用,由于重力作用在质心上,因此外力矩为零,所以,猫在下落过程中的任一时刻,都要保持角动量等于零。当猫从高处落下时,猫会本能地旋转身体,这时,猫的尾巴伸展并且朝着相反方向甩动,以保持猫的总角动量为零。由于猫的脊柱比较灵活,它在旋转身体的时候,还可巧妙地使身体和四肢收缩、伸展,调节整个身体的质量分布,保持角动量为零,以达到转身的目的。在体操和跳水比赛中,运动员要在腾空后短短几秒钟内,完成各种空翻加转体的高难度动作。虽然这些动作比猫翻身复杂得多,可道理却是大同小异。航天员在太空航行时,由于处于失重状态,身体会飘浮在空中。也必须学习猫空中翻身的绝技,用同样的办法来完成前进、后退、转身等一系列动作。
图a表示猫在开始下跌时先从中间屈曲身体,然后前腿向内靠近头部,上体旋转180(图b)。反作用则使离转轴较远的躯干下部、后腿和尾部向相反方向旋转。但是,由于这些部分的转动惯量比上体要大得多,所以转动的角度也就小得多。紧接着,为了完成180转体,猫就使其后退和尾部与躯干下部转成一条直线,并使这些部分绕一根纵向通过后腿的轴(图c)旋转。由于相对这跟转轴而言,下体旋转的反作用仍然很小;因此还需作一些必要的小调整,于是猫又沿相反于身体的旋转方向再转动尾部直至四爪朝地的姿势(图d)。在空中发起旋转的整个过程中,依靠对变形的控制,身体一部分的角动量就会受到另外一部分大小相等、方向相反的角动量的“对抗”,以保持总体角动量不变,并从中改变身体的旋转方向。向左转|向右转
运动员跳水时,在起跳时,身体会前,与竖直方向呈5到10度,使下肢有一个与身体垂直的速度分量,这时,运动员身体的各个部分都会百对其重心有一个动量矩,且和动量矩不为零。度
由于运动员在空中翻腾时,外力对通过重心的水平轴的力矩为零,设此水平轴为O轴,根据动量矩定理可知,运动员在空中翻腾时对O轴的动量矩守恒,等于起跳初的动量矩。知
因为,动量矩L=Jw守恒,所以,运动员之所以能在空中作出各种动作,是因为他们能在内力作用下改变对道O轴的转动惯量J。若转动惯量J减小,则对O轴转动的角速度会变大:反之,w会变小。设运动员飞身姿势时,近似的把整个身体看成是平展的,计算转动惯量时把其看成均质棒,设某运动员质量为m为60kg,身高为l为4000px,重心距脚底为整回个身高的2/3,经计算,则此时其对O轴的转动惯量约为17.1kg/m^2。而在空中翻腾时,运动员会把全身收成团身姿势,此时把运动员的整个身体等效成一个柱体来看待,答其半径约为750px,所以其转动惯量约为 2.7 kg/m^2。根据动量矩守恒,团身姿势的旋转角速度是飞身的6.3倍。
我这新大第一画手恨不能上台帮他画,但人家究竟是老师,总不好叫老师太难堪。然后潘老师开始计算,猫从空中脚朝天掉下来,为了别摔死,总得翻成四脚朝地才行。但它一点儿外力也借不上,全要靠自己的“内力”来完成翻身的动作。潘老师的意思是猫要想翻身,只能靠尾巴转动取得借力,这就叫“内力”。如果尾巴顺时针转一圈,那么按照转动惯量平衡原理,身体就该逆时针转若干度,至于转多少度,要看尾巴与身体的重量比。好了,假设尾巴等于身体的六分之一重,那么尾巴要转三圈(猫尾巴岂不是要被拧断了?身体才能转半圈—180度,正好转成脚朝下,平安降落。黑板上公式各种复杂公式推导了一大堆,整整算了一节课才得出这个结论,潘老师忙出一头汗,我们也抄了一头汗。其实这个原理您自己也可以在办公室试试,有没有电脑转椅?很灵活的那种?您左右伸平双臂,然后忽然朝左侧收紧双臂,会发现屁股连椅子同时往右转。也就是说,本来平衡的你,忽然来一个向左的力矩,那么就会同时出现一个向右的力矩,跟它平衡。第二天,本班第一高才生,锡伯人巴维贞不知从哪儿弄来一只真猫,课间休息时,站在讲台上,把猫高高举起,四爪朝天,然后一扔—
叫人意想不到的是,猫尾巴一圈也没转!而是猫急速一拧身,立刻就四爪朝地平安降落了!力学专家的计算完全不符合实际!调皮的巴维贞和全班同学哈哈大笑,跟潘老师开了一个玩笑,当然,潘老师并不知道。巴维贞汉语说得不是很标准,但思维极敏锐灵活,艰深的物理学对他来跟玩儿一样,上课居然偷偷看小说,被老师发现,巴维贞只淡然一笑。待改革开放后,巴维贞考上研究生,也是本班唯一的研究生。后来成为中科院新疆分院物理研究所所长,也是本班唯一的科学家,全体四十位同学无不钦佩。巴维贞并没有去驳难公式,只一个简单实验就解决了。这让我想起爱迪生,“爱老”令数学系毕业生助手计算灯泡的容积,大学生用微积分算了一天还没出来,后来爱迪生用水灌满灯泡,再倒进量杯,立刻,容积出来了。这要在中国大跃进时,就叫做“吃屎分子不如工农兵”。这种“简化模型”在物理学中比比皆是,用在硬梆梆的房屋、桥梁、家具之类,还勉强过得去。但碰上“侯宝林的自行车”,“除车把不灵,哪儿都灵”,浑身到处乱咣当,那就太复杂,没法儿算。而猫这种活物,比“侯宝林的自行车”还要复杂一亿倍!根本不是两个铁疙瘩,而是由上百根骨头,上千块肌肉,上万根神经,再加上毛皮、脂肪、体液、五脏六腑…组成的超复杂巨系统,软里瓜唧,...
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