為什么貓在空中能自由翻身
小朋友們,你們家里養貓了嗎?你們有沒有發現貓從很高的地方掉下來,通常身體不會有絲毫損傷,原來,貓從空中下落時,能夠快速翻身,四腳著地,為什么貓在空中能夠自由翻身,其中的原因是什么呢?相信許多朋友們都不太了解,下面就由小編來給大家解答一下疑惑吧。
1894年,法國科學家馬雷首次用高速攝影機將貓下落這一過程拍攝了下來,并證明了貓在空中轉體,僅需1/8秒。
貓在空中翻身的現象,解釋起來頗費周折:貓在空中運動時沒有外力矩,如果貓的前半身順轉,后半身就要反轉,那貓的身體不就扭起來了嗎?
20世紀60年代,蘇聯力學家洛強斯基提出了“轉尾巴”理論,認為貓在空中急速轉動尾巴,使自己的身體沿相反方向翻轉。這種理論看起來似乎很有道理,但是貓尾巴很輕,身體很重,尾巴必須每分鐘幾千轉才有可能使貓在極短的時間內翻轉過來,貓尾都成螺旋槳了,這怎么可能?有趣的是,1960年英國著名生理學家麥克唐納,做了一次判斷性實驗:他用幾只天生沒有尾巴的馬恩島貓做試驗,結果貓在空中的轉體動作依然靈活自如。
另外有一種“彎脊椎”理論,認為貓在下落過程中,首先從中間彎曲身體,然后依次向各個方向彎曲脊椎,最終使貓的前半身旋轉180°,這樣貓的后半身就必然產生一個大小相等、方向相反的動量矩與其相“對抗”,從而使貓的整個身體翻轉過來。1969年,美國力學家凱恩教授利用“彎脊椎”理論的數學模型以及電腦程序,進行了計算,結果與高速攝影機拍下的過程完全吻合。
目前公認“彎脊椎”理論是正確的。你可以親身體驗一下為什么彎脊椎對轉動有影響:首先直立,保持下半身不動,你會發現上半身轉動90°左右就與下半身扭起來了。第二次彎腰(也就是彎脊椎),讓上半身與下半身有一定的角度,這時上半身可以繞下半身轉很多圈,就像玩呼啦圈一樣,彎腰時轉動的特點是:上半身各部分都在做圓周運動,但是臉部基本上一直朝著前方。
回來再看貓的翻身問題。貓在下落時會彎脊椎,前半身與后半身轉軸不共線,因此貓在翻身過程中前半身與后半身可以轉動任意角度而不會擰。貓在下落時彎腰且通過四肢和尾巴的開合實現空中翻身,這可是天生的救命絕技,因此“貓有九條命”還真的有些道理。