Исследование, проведенное в 1987 году Нью-Йоркским медицинским центром животных, проанализировало ветеринарные записи о кошках, упавших с многоэтажных зданий. В этой статье вы узнаете о загадке падающей кошки, различных теориях, объясняющих ее способность приземляться на лапы, и механизме этого явления. Ученые до сих пор продолжают исследовать эту удивительную способность кошек.
Cодержание
Исследование Нью-Йоркского медицинского центра животных
Исследование, проведенное в 1987 году Нью-Йоркским медицинским центром животных, проанализировало ветеринарные записи о кошках, упавших с многоэтажных зданий. Большинство из них приземлились на бетон, и все же 90% всех исследованных питомцев выжили. Только 37% потребовалась неотложная помощь. Животные, упавшие с высоты от 7 до 32 этажей, получили меньше травм, чем те, кто упал с высоты от 2 до 6 этажей. Удивительно, но кошка, которая упала с 32-го этажа, всего лишь выбила зуб и слегка повредила легкое.
Загадка падающей кошки
Способность кошек всегда падать на лапы всегда вызывала у людей любопытство. В попытках объяснить эту загадку физики и физиологи строили концепции и модели, которые помогали им попутно решать другие научные задачи. До сих пор до конца не понятно, как именно кошки переворачиваются в воздухе без точки опоры, но у учёных есть несколько теорий. Они последовательно изложены в книге «Загадка падающей кошки», давайте рассмотрим их поближе.
Падающая фигуристка
Французский математик XVII-XVIII веков Антуан Паран и Джеймс Клерк Максвелл считали, что кошка, которая в момент падения уже вращается, может изменять скорость своего вращения, подтягивая или вытягивая во всю длину лапы. Это изменяет ее общий момент инерции. Однако, это объяснение не учитывает тот факт, что кошка в свободном падении не прикреплена ни к чему и перемена положения ее тела не влияет на его устойчивость. Кроме того, скорость переворота кошки слишком высока, чтобы ученые могли наблюдать все ее движения.
Подожмись и поворачивайся
Медик и фотограф Этьен-Жюль Марей зафиксировал все этапы падения кошки на фотографиях. Фотографии показали, что переворот начинается только тогда, когда кошка уже находится в свободном полете и не имеет рядом никаких объектов, от которых она могла бы оттолкнуться. Математик Эмиль Гийю предложил модель, в которой кошка управляет моментом инерции передней и задней частей тела, вытягивая и подбирая лапы, чтобы правильно ориентировать свое тело в воздухе.
Хвост-пропеллер
Математик Джузеппе Пеано предположил, что кошка закручивает свое тело, вращая хвостом, чтобы перевернуться в воздухе. Это предположение не подтверждено экспериментально.
Механизм приземления на лапы
Рефлекс приземления на лапы начинает проявляться у котят к возрасту 3-4 недели и закрепляется к 6-7 неделям. Кошки обладают гибким позвоночником и отсутствием ключицы, что позволяет им менять свою ориентацию в пространстве при падении. Хорошо развитый вестибулярный аппарат и рефлекторное расставление лап в стороны играют важную роль в сохранении равновесия и увеличении поверхности тела кошки, что создает "эффект парашюта". Кошки приземляются на четыре лапы независимо от положения и высоты падения.
Падая с высоты, скорость кошки не превышает 100 км/ч, благодаря их небольшому размеру, легким костям и шерсти. В то время как скорость падающего человека может достигать 210 км/ч. Кошки используют задние лапы для сохранения момента импульса, что позволяет им падать на лапы без значительных травм.
См. также
Заключение
Приземление на лапы у кошек является удивительной способностью, вызывающей интерес ученых. Несмотря на множество теорий, точный механизм, по которому кошки всегда приземляются на лапы, до сих пор остается загадкой. Исследования показывают, что гибкость, рефлексы и анатомические особенности кошек способствуют их способности переворачиваться и приземляться на лапы во время падения.
Что нам скажет Википедия?
Приземление на лапы — врождённая способность кошек приземляться на четыре лапы независимо от того, в каком положении кошка была в начале падения и с какой высоты она упала.
Рефлекс приземления на лапы начинает проявляться у котят к возрасту 3—4 недели и закрепляется к 6—7 неделям. Возможность совершения подобного приземления обеспечивают кошке очень гибкий позвоночник и отсутствие ключицы. Минимальная высота для переворота кошки на 180° составляет всего около 30 сантиметров. Вопреки ранее распространённому заблуждению, кошки без хвоста почти так же свободно приземляются на четыре лапы, так как для сохранения момента импульса они используют задние лапы, а не хвост.
За чувство равновесия у кошек отвечает хорошо развитый вестибулярный аппарат, расположенный во внутреннем ухе. Дополнительным предохраняющим средством при падении служит рефлекторное расставление лап в стороны, в результате чего поверхность тела кошки увеличивается, и срабатывает «эффект парашюта». Однако в случае падения с большой высоты (из окон многоэтажных домов) этот рефлекс не всегда срабатывает, и животное может разбиться, что связано с эффектом «шока» при выпадении из окна. При падении с малой высоты (например, с рук ребёнка) времени на разворот может быть недостаточно, и кошка также может получить травму. Как показали новые исследования, при падении с большой высоты кошки приземляются не на лапы, а скорее на живот. В 1976 году ветеринарным врачом из Нью-Йорка Гордоном Робинсоном был описан так называемый высотный синдром, согласно которому: «чем выше здание, с которого упала кошка, тем меньше повреждений получит животное. То есть, как ни парадоксально, 15-й этаж безопаснее 2-го». Математиком Ричардом Монтгомери была разработана теория, получившая название «Задача о падающей кошке», согласно которой кошка, падающая спиной вниз, переворачивается спиной вверх, даже если кинетический момент равен нулю.
С какой бы высоты ни падала кошка, её скорость не превысит 100 км/ч. Этому способствуют небольшой размер, лёгкие кости и шерсть, а также то, что в полёте кошка расставляет все лапы, достигая, как уже говорилось выше, «эффекта парашюта». Для сравнения скорость падающего человека достигает 210 км/ч, даже если он в падении максимально увеличивает площадь своего тела для сопротивления набегающему воздуху.
Основная статья: Задача о падающей кошке
Согласно современным представлениям, для переворота в воздухе при падении кошка изгибает свое тело примерно посередине, после чего вращает одновременно переднюю и заднюю часть тела вокруг своей оси, в то же время изменяя направление изгиба своего тела. При этом угловой момент, возникающий от вращения тела кошки, компенсируется изменением направления изгиба, и суммарный угловой момент (с учетом того, что угловой момент — векторная величина) оказывается равным нулю.
В ряде научно-популярных источников излагается также версия, что кошка компенсирует угловой момент от вращения тела, поочередно подтягивая и расплямляя задние и передние лапы и вращая переднюю и заднюю половину тела в разные стороны. Теоретически, поступая так, кошка также могла бы перевернуться в воздухе, не нарушая законов физики, однако авторы научных работ, рассматривающих переворот кошки в воздухе, исходят из того, что тело кошки изгибается, но не скручивается, и обе половины своего тела кошка вращает синхронно.
См. также: Задача о падающей кошке
