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.
Раз уж речь зашла о падениях, поговорим о том, как кошки падают и почему кошки приземляются на лапы?
Правда ли, что кошки всегда приземляются на лапы?
Распространено убеждение, что: во-первых, кошки постоянно падают на лапы; во-вторых, кошки способны свалиться с любой высоты и остаться невредимыми.
Увы, так получается далеко не всегда. Кошка - не птица, парить она не умеет. Она вполне может получить при падении сильную травму либо даже разбиться насмерть, поэтому не вздумайте проводить опыты.
Но есть часть истины в том, что кошки как правило падают на лапы. У этих животных довольно хорошо сформирован вестибулярный аппарат, позволяющий им ориентироваться в полёте (наследство тех пор, когда кошки были необузданными и проживали больше на деревьях, прячась от больших хищников). Если кошка упала с возвышенности, она мгновенно определит, в каком месте верх, а где низ, и развернётся лапами к земле. Вопрос в том, что она не всякий раз успевает это проделать. По этой причине в некоторых случаях кошка, вырвавшись с рук, падает с высоты человеческого роста и приземляется далеко не на лапы, а как получится.
Падения с большой высоты.
Что касается падений с совсем большой высоты (выше седьмого этажа), в таком случае кошке в некоторых случаях удаётся обойтись без серьёзных травм, если она успеет расслабиться, растопырить лапы и, превратившись в настоящий парашют, тем самым затормозить падение. И всё равно - мускулы шеи у кошек не настолько развиты, чтобы удержать голову в момент посадки. Поэтому животные зачастую получают при падении повреждения челюсти.
Вы, безусловно, ранее поняли, что нельзя позволять падение кошки из окна либо с балкона. Остеклите балкон либо затяните его сеточкой и ни в коем случае не бросайте любимицу одну в комнате с раскрытым окошком. Не рассчитывайте, что обойдётся - никогда нельзя сказать заранее, когда ваш семейный зверь захочет поймать пролетающего воробья!
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.
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.
Любому человеку известно, что кошки отлично видят в темноте. Но не каждый знает, что эти домашние животные обладают еще одним удивительным свойством. Падая с какой-либо высоты, кошки умеют приземлиться на все 4 лапы и не разбиться насмерть. Похвастаться этим не могут ни человек, ни большинство других животных.
Что же помогает им это сделать?
Этот вопрос давно уже начал интересовать ученых. Еще в XIX веке в одной из французских академий исследователи поведения летающих животных провели эксперименты и с кошками. Меняя высоту, с которой кошка прыгала с рук экспериментатора, им удалось установить, благодаря чему кошек можно назвать отличными прыгунами.
Сначала ученые предположили, что главную роль в полете для кошки играет хвост. Ведь в обычной жизни он имеет для нее большое значение.
Но когда они сделали серии фотографий падающей кошки, то увидели, что хвост тут вообще не причем. И кошки, у которых хвоста нет совсем, так же удачно умеют приземляться.
При внимательном рассмотрении поз кошки на фото были обнаружены интересные факты. Из какого бы положения она не начала падать, за доли секунды ее тело успевает в воздухе развернуться и выровняться по отношению к земле.
Сначала она поворачивает голову, чтобы ей было видно, куда падать. Если кошка слепая или у нее плохое зрение, обычно ее падение бывает неудачным. Затем в одну линию с головой она выравнивает и туловище. Передние лапы она подтягивает ближе к голове, а задние широко растопыривает как можно подальше от тела.
Все это она делает моментально и точно. Перед самым приземлением ей еще помогает умение хорошо прогибать спину.
Мягкие подушечки и сильные, развитые мышцы лап выполняют роль амортизатора, то есть во момент приземления сила удара значительно смягчается.
Гибкость кошки начинается с позвоночника!
Кроме мышц, для удачного полета большую роль играют и гибкие суставы позвоночника. У кошки, в отличие от человека, в нем больше звеньев (у кошки их 30, у человека – 24). Это придает позвоночнику эластичность и то самое умение грациозно изгибать спинку, которому человек тоже пытается научиться.
Отлично развитый вестибулярный аппарат дает возможность животному во время падения ориентироваться в пространстве, инстинктивно оценить все шансы и придать телу правильное для приземления положение тела.
Кошки – животные небольшие и легкие. Ее масса по отношению к площади тела гораздо меньше, чем у человека. Это тоже помогает ей сгруппировать правильно свое тело.
Опасность для кошки представляет маленькая высота!
Но как бы быстро кошка ни умела развернуться в воздухе, ей все равно для этого нужно около 18 секунд. При падении с маленькой высоты, например, 20 см, у нее этого времени нет, и приземление будет с печальными последствиями. Падая с высоты нескольких этажей, кошка успевает сориентироваться в полете и расслабить тело, что смягчает удар.
Умение кошек приземляться на все 4 лапы – поведение врожденное и заложено на уровне инстинктов. Даже маленькие котята могут это сделать, когда им от роду всего 3 или 4 недели.
Если кошки обладают таким удивительным свойством, это не значит, что можно развлекаться, специально бросая их с высоты. Любая кошка испытывает в это время массу отрицательных эмоций – ей страшно, при очень большой высоте могут в воздухе внутренних органов.
Бывает, что во время приземления они получают различные травмы и переломы. Поэтому необходимо следить, чтобы кошка, которая любит гулять на балконе, не выпала из открытого окна. И обязательно помните, что небольшая высота еще более опасна для животного.
