那么,猫是如何实现其他动物无法完成的壮举的呢?
一开始,猫要找出哪条路是向下的。这也许很明显,但这是至关重要的第一步——它的腿需要指向下才能成功着陆。它可以通过观察找出方向,但内耳中的平衡器官也起到了辅助作用。然后它需要转身让脚处于身体下方。因为猫有一条非常灵活的脊柱,它才能完成接下来的三个步骤。此外,它的锁骨是可以自由浮动的,因此实际上也能起到一些用处(当猫穿过狭小空间时,这就给它增加了能比人类更随意地移动肩膀的优势——猫可以挤压肩膀,穿过任何它的头部可以通过的地方)。
首先,猫中部弯曲,呈回旋镖状,因而,身体前后部分的旋转轴是不同的。这很重要,因为这意味着当它转动时,可以保持角动量(实际上就是它的旋转力)。
人类研究
将猫从高处扔下,这是个很难通过道德委员会审核的实验——早在道德委员会成立之前,麦克斯韦就觉得有必要为自己辩护。
幸运的是,在1987年,有人想出了一个更为人道的办法。他们对那些从高楼坠落,被送入纽约动物医疗中心受伤的猫进行研究。从132名猫患者来看,伤势的严重程度从七层以上逐渐加重,七层以下不断减轻。研究人员表示,猫在七层会达到终端速度,之后就会放松。由于它们处于放松状态,所以地面冲击力的影响就比较小。
然而,正如一位批评家指出的那样,这个结论是错误的,因为他们没有把死亡考虑在内:没有人会把一只死猫带到急诊室,因此这个数据是不完整的,结论也是不可靠的。但在伤势不断减轻之中仍有一些有趣的事——猫都活下来的这个事实。没有多少人从七层楼坠落之后,还能出现在急诊室。(www.xing528.com)
猫会屈前腿,伸后腿,这样前端就比后端旋转得更快。想象一下,花样滑冰运动员在快速旋转时将手臂贴近身体,当她慢速旋转时伸出手臂——猫也是这样做的,不过它的身体有不同的两部分。由于前掌弯曲靠近身体,所以前半部分转动的角度要比后半部分大得多。它可以旋转多达90°。伸长爪子的后半部分转动得很少——可能只有10°。因此如果一只猫的原始旋转为0°,那现在前半部分是90°,后半部分是10°。
随后,它调换了位置。它会伸前腿屈后腿,这样后半部分转动的角度就会比前半部分更大。在这个动作之后,前半部分和后半部分都转动了10°+90°=100°。这时它会用同一面着地,这样是不好的。所以它会重复整个过程(它不必每次都转到最大角度)。
猫下落时能够获得角动量,因为它可以弯曲身体,并能将其两部分分开使用。一个僵硬的身体是做不到两端一起转动的。猫自行扶正了这个数学模型,将猫当作两个圆柱体,一个是前半部分,一个是后半部分,并且该模型直到20世纪末才被发现。而无论我们是否能从数学上对此进行描述,猫都能完成这样的动作。
很快,但不会更快
终端速度,是大气中一个特定密度的物体,在地球重力作用下坠落能达到的最大速度。最初,一个下落的物体的加速度能达到9.8米(32.2英尺)每二次方秒(m/s2)。在某一点之后——终端速度——下落物体下方的空气压力会阻止它进一步加速,直到着陆前,它的速度都保持不变。因为空气阻力(阻力)是重要因素,所以一个物体的终端速度取决于它的质量和形状。
猫的终端速度大约是100千米/小时(62英里/小时),而伞兵自由落体时,人类的终端速度是210千米/小时(130英里/小时)。在相同的情况下,一只从高楼坠落到地面上的猫,坠落的速度只有人类的一半。而且,猫的重量比人类轻,因此对它身体的冲击性更小。如果一个人从七层楼掉下来,即使是脚落地,对他们来说也是有伤害的,但猫要轻得多,它会以更小的力落到地面上。
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