В 1894 году одно из очередных заседаний Французской академии наук вызвало особый интерес, так как на нем выступил известный физиолог Марей, проявлявший серьезный интерес к аэродинамике птиц и летающих животных.
Он предъявил аудитории снимки, вызвавшие огромный интерес, хотя на них не было изображения птиц или летучих мышей. На них была заснята... обычная кошка. Но кошка была заснята в различных фазах своего падения. Как известно, кошки обладают удивительной особенностью приземляться на все четыре лапы, независимо от того в каком положении они начали падать.
Но ведь еще Галилей в свое время сказал о том, что "... в среде, полностью лишенной всякого сопротивления, все тела падали бы с одинаковой скоростью". Кошка же при падении, возможно, использует свои хвост, лапы как аэродинамические рули. Именно этим объяснялся феномен кошки.
Но потом тот же Марей продемонстрировал фотографии, на которых падала бесхвостая кошка, и благополучно приземлялась на лапы, так же успешно, как и хвостатая. 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. В классической работе астронома Шарля-Евгения Делоне "Механика" говорилось: "Если мы предположим, что какое-нибудь живое существо изолировано в пространстве, и к нему не приложено никакой внешней силы, то не только это живое существо не будет в состоянии переместить свой центр тяжести, но, кроме того, для него окажется невозможным сообщить своему телу вращение около этой точки. В самом деле, как бы оно ни действовало своими мускулами, оно может развить только внутренние силы..."
Но снимки свидетельствовали, что кошки плюют на эти запреты и тогда, когда их бросали без всякого импульса.
Но вскоре механики разобрались с этим явлением, и уже в начале века этот феномен вошел во все учебники физики и механики. Тем не менее, и сейчас нет-нет да и заговорят о "секрете кошки".
В 1960 году американец Д.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 котята, которые тольк начали бегать, то есть, в возрасте 3-4 недель. Выводы этого исследователя были теми же, что и при изучении снимков Марея, и о которых писалось в книге известного инженера и ученого В.Кирпичева еще в 1907 году.
В состоянии ли человек, стоящий на абсолютно гладком полу, повернуться относительно своей вертикальной оси? Оказывается, да. Для этого достаточно поднять руку, отвести ее чуть-чуть в сторону и сделать несколько энергичных вращательных движений так, чтобы рука описывала конус. Это можно хорошо продемонстрировать на скамейке Жуковского или на "круге здоровья".
Все силы, действующие на падающую кошку, уравновешены. Сопротивлением воздуха в этом случае можно смело пренебречь, особенно при падении с малой высоты. Поэтому никаких аэродинамических рулей тут быть не может.
С самого начала 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 обращенв 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.
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 парашютист при затяжном прыжке развивает скорость 50 м/с, то кошка, еще не пролетев 20 м имеет скорость не больше 15-18 м/с. Ей не принесет смертельного вреда даже падение из окна последнего этажа небоскреба.
Кроме того, кошка имеет более сильные по отношению к собственному весу, чем у человека мышцы, которые представляют собой отличный амортизатор. У кошки с завязанными глазами эволюции более вялые. Глухая кошка в этом отношении падает так же, как и совершенно здоровая. Полностью лишенная зрения кошка падает уже без описанной ловкости. Если зверька перед бросанием покрутить на центрифуге, чтобы обмануть вестибулярный аппарат, то он, брошенный лапами вниз, приземляется ... лапами вверх, на спину.
Скоростная съемка показала, что таким же поведениями при падении обладают морские свинки, кролики.
Долгое время не было желающих проделать то же, что и кошка при прыжках в воду или на батуте. Пока не объявился доброволец - прыгун с вышки Брейн Фелпс. 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 0,5 с. И здесь спортсмен смог повернуться даже на 360o. Но если у Фелмса маневр поворота на 180o занимал 0,3 с, то кошке на это нужно всего 0,12 с.
После этого спортсмена подбросили "лапами вверх". Пролетев 3 или 5 м, Фелпс проделал то же, что и кошка, и приземлился на живот с вытянутыми вперед и вниз руками.
Стоит отметить, что повторить опыт Фелпса никому из не подготовленных людей не удалось - здесь нужна тренировка.
Подготовлено с использованием материалов black-cat.ru
. С небольшой амплитудой это движение инициируется за счет опоры на задники лыж и ботинок в конце противоположного по смыслу и направлению движения- проводки лыж вперед. Усилия по окончанию проводки и есть усилия по началу обратного движения- подачи корпуса вперед для загрузки носков лыж. Заканчиваться это движение может и в полностью разгруженном положении, это никак не противоречит законам физики, поскольку в воздухе мы лишь сохраним полученные на земле вращения.
