Почему кошка падает, припадает на лапы или заваливается набок? Проект "Почему кошки всегда приземляются на четыре лапы" Как кошка приземляется на лапы.

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.

Кошки при падении с любой высоты и из любого положения всегда приземляются на все четыре лапы. Этот феномен не мог не заинтересовать ученых. Первые исследования проводились еще в 1894 году, когда на одном из очередных заседаний Французской академии наук известный физиолог Марей представил аудитории снимки двух кошек в различных фазах своего падения. При этом, оказалось, что кошка без хвоста падает так же, как и полноценная здоровая кошка.

Таким образом, был развеян миф о том, что кошка использует хвост, как аэродинамический руль, сообщает интернет-журнал "Знай как". Тогда для объяснения была выдвинута гипотеза о том, что животное умудряется получить начальный импульс в момент отделения от рук экспериментатора, примерно так, как это происходит у прыгунов в воду с вышки и у спортсменов на батуте. При этом каноны физики позволяли спортсменам как угодно распоряжаться начальным моментом и своим телом в полете. Но фотоснимки свидетельствовали, что кошки точно так же управляли своим телом и когда их бросали без всякого импульса.

Вскоре механики разобрались с этим явлением, и уже в начале 20 века феномен был разрешен и вошел во все учебники физики и механики. На самом деле в падении кошка изменяет положение своего тела просто за счет очень энергичных действий собственного туловища и конечностей. В самой первой фазе своего падения кошка поворачивает переднюю часть туловища в сторону, чаще всего, вправо. Одновременно она подтягивает передние лапы к голове, а задние, наоборот, отводит подальше от тела. Эта операция компенсируется небольшим поворотом задней части в противоположном направлении.

Таким образом, передняя часть корпуса обращена вниз, и животное видит, куда ей стоит приземлиться. Задние кошачьи лапы растопырены, что приводит к тому, что ее момент инерции соизмерим с моментом инерции передней части, у которой лапы прижаты к голове.

В финальной фазе кошка выставляет вперед передние лапы, останавливает вращение тела. Задние лапы вытягиваются в одну линию с корпусом, затем вместе с телом доворачиваются до положения передней и также принимают предпосадочную позу. При окончательном повороте кошка выгибает спину.

Интересно, что кошка, брошенная "солдатиком" не в состоянии приземлиться на все четыре лапы. В 1960 году американец Макдональд применил скоростную съемку со скоростью 1500 кадров в секунду для выяснения поведения кошки, брошенной с высоты 15-20 см, когда полет занимает только 0,1 секунды. Выяснилось, что когда исследователь подбрасывал кошку вверх, она летела вверх лапами до высшей точки полета, только там совершала свое сальто.

Оказалось, что на лапы падают даже котята, которые только начали бегать, то есть, в возрасте 3-4 недель. Влияет на координацию движений кошки и органы чувств. Дотошные ученые выяснили, что у кошки с завязанными глазами движения в полете более вялые.

Глухая кошка падает так же, как и совершенно здоровая. Полностью лишенная зрения кошка падает уже без описанной ловкости. Если животное перед бросанием покрутить на центрифуге, чтобы обмануть его вестибулярный аппарат, то кошка, брошенная лапами вниз, приземляется лапами вверх, на спину.

Вторым вопросом "кошачьего парадокса" является то, что животное не разбивается, упав с высоты, безусловно смертельной для человека. Здесь срабатывает то, что отношение веса животного к его поверхности тем меньше, чем меньше животное. И здесь как раз сказывается аэродинамическое сопротивление, которое существенно ограничивает скорость падения, уменьшает его кинетическую энергию в момент падения.

Так, если парашютист при затяжном прыжке развивает скорость до 50 м/с, то кошка, пролетев 20 метров, имеет скорость не больше 15-18 м/с. И ей не принесет смертельного вреда даже падение с очень больших высот, смертельных для человека. Кроме того, кошка имеет более сильные по отношению к собственному весу, чем у человека мышцы, которые представляют собой отличный амортизатор. Долгое время среди людей желающих повторить хитрые кошачие приемы не находилось. Однако прыгун с вышки Брейн Фелпс все же решился попробовать.

Эксперименты начали с прыжков с высоты в 1 метр. Олимпийский бронзовый призер Фелпс ловко менял положение тела в пространстве. Затем высота постепенно достигла такой, что полет длился всего 0,5 с. И здесь спортсмен смог повернуться даже на 360 градусов. Но, если у Фелпса маневр поворота на 180 градусов занимал 0,3 секунды, то кошке на это нужно всего 0,12 секунды. Пробовали бросать спортсмена и "лапами вверх". Пролетев 3 или 5 метров, Фелпс проделывал то же, что и кошка, и приземлялся на живот с вытянутыми вперед и вниз руками. Стоит отметить, что повторить опыт Фелпса никому из неподготовленных людей не удастся - здесь нужна долгая тренировка.

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.

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.