Кот падает на лапы. Почему кошки всегда приземляются на четыре лапы? Что же помогает им это сделать

› 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:

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.

12.06.2017 11:05 571

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.

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.

Кошки обладают множеством способностей, неподвластных человеку: они видят в темноте, их нюх в 14 раз острее, а слух поражает своей высокой чувствительностью. Кроме того, специфика строения тела объясняет, почему кошки приземляются на лапы. Ни одно другое животное не обладает схожим умением. Данный феномен является их уникальным даром.

Механизм приземления на лапы

Эксперименты с падением кошки были проведены еще два века назад французскими исследователями. Они меняли высоту, отпускали кошку и анализировали ее движения. Долгое время считалось, что за приземление на четыре лапы отвечает хвост, ведь именно он считается своеобразным рулем. Но позже выяснилось, что даже без хвоста кошка всегда приземляется на лапы.

Независимо от положения, в котором начинается падение, за очень короткое время тело кошки разворачивается и выравнивается по отношению к земле. Более подробно это выглядит так :

• первой поворачивается голова, так кошка видит и оценивает место, где будет приземляться;
• после наравне с головой одну линию образует все тело;
• передние лапы она поджимает к голове;
• задние лапы вытягивает как можно дальше.

Быстрое и точное вращение тела также происходит за счет отличной гибкости. В отличие от человека, позвоночник кошки состоит из 30 звеньев, которые обеспечивают присущую ей эластичность и грацию. Роль амортизатора у кошачьих выполняют развитые, сильные мышцы лап и мягкие подушечки на них. Они гасят силу удара во время соприкосновения с поверхностью.

Имеет ли значение высота?

Не смотря на то, что инстинкт развит абсолютно у каждой кошки, они не всегда при падении приземляются на лапы. В этом случае есть определенное препятствие, из-за которого нарушается естественный физиологический процесс. Виной тому может быть слишком маленькая или чрезмерно большая высота :

• Если кошка будет падать с 20-30 см от земли, у нее просто не хватит времени, чтобы перевернуться на лапы. В результате она упадет плашмя.
• Большие расстояния сказываются иначе. Отличные способности вестибулярного аппарата, благодаря которым кошка ориентируется в пространстве и оценивает все шансы, не способны противостоять сильнейшему удару.

Масса тела кошки значительно меньше площади тела - эта особенность позволяет правильно сгруппироваться. У людей данное соотношение значительно меньше, чем обусловлена неспособность развить подобный навык. Препятствием для правильного приземления у котов, кроме неподходящей высоты, может быть ожирение, слепота, проблемы опорно-двигательного аппарата и др.

Возможные последствия

Самостоятельные эксперименты с кошачьими способностями чреваты опасными последствиями. Не стоит намеренно отпускать животное с большой высоты, иначе вместо успешного приземления перед глазами хозяина может случиться беда :

• черепно-мозговые травмы;
• разрывы внутренних органов;
• переломы, вывихи;
• гематомы, рваные раны;

У возрастных животных нередко наблюдаются проблемы опорно-двигательного аппарата, поэтому для них падение с высоты может закончиться летальным исходом. Но все негативные обстоятельства являются не более, чем исключением. Каждая кошка, спустя 3-4 недели после рождения, априори умеет приземляться правильно.

Каждый человек, хотя бы раз в жизни, задается вопросом - почему кошки приземляются на лапы? Не смотря на то, что данный феномен легко объясняется с точки зрения особенностей физиологии семейства кошачьих, для большинства людей это не более, чем уникальная и неповторимая способность. Кошки - удивительные животные, которые никогда не перестанут удивлять и покорять человечество.