Почему кошки приземляются на лапы сказка. Всегда ли кошки приземляются на все четыре лапы? Гибкость кошки начинается с позвоночника

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

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

Почему кошки всегда приземляются на четыре лапы? Выполнила ученица 3 «И» класса ГБОУ Лицея № 1367 Грицына Арина под руководством Власенко С.А.

2 слайд

Описание слайда:

Кошка - очень распространённое домашнее животное, любимица и детей, и взрослых. Проведя опросы среди учащихся начальной школы, я выяснила, что у большей половины детей, есть домашний любимый усатый питомец. А у кого нет, то хотел бы завести кошку. Про кошек существует немало поговорок и примет. Например, говорят, что у кошки девять жизней. Когда кошка закрывает лапой нос, жди морозной погоды. Чёрная кошка перебежала дорогу, жди неприятностей. Кошка чихает, скорей загадывай желание, оно непременно исполнится. Это значит, что человек издавна наблюдал за кошкой, она была его помощницей и любимицей. Кошки являются и героями сказок: Кот в сапогах, Кот Котофееевич, Кот Василий, Кот Леопольд и Матроскин, Чеширский кот.

3 слайд

Описание слайда:

Цель: изучить особенности поведения и повадок домашней кошки. Объект исследования: Домашние животные. Предмет исследования: Кошки. Методы исследования: Наблюдение, эксперимент. Практическая значимость работы: данная работа поможет сформировать умение детей в соблюдении правил содержания кошек и в воспитании доброго отношения к домашним животным.

4 слайд

Описание слайда:

Актуальность темы - обусловлена в первую очередь тем, что у меня есть кот Котя, но я не всегда понимала его поведение и стала его изучать. Чтобы построить крепкие и дружеские отношения со своим котом очень важно научиться понимать его желания и потребности. Поэтому углубленное изучение языка,звуков и повадок кошек помогли мне приоткрыть некоторые тайны этого домашнего хищника. Путем наблюдения за своим котом, я выявила некоторые интересные приметы. Если мой кот трётся головой о мои колени – это выражение любви, преданности, жажда ласки. Уши прижаты к голове - готовность к нападению. Шипение - последнее предупреждение, угроза. Легкое шевеление кончика хвоста - интерес. И самое интересное для меня стало, что кот при большом прыжке в игре или падении с какой-нибудь высоты, всегда приземляется на все четыре лапы.

5 слайд

Описание слайда:

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.

6 слайд

Описание слайда:

7 слайд

Описание слайда:

Что же помогает им это сделать? Этот вопрос давно уже начал интересовать ученых 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.

8 слайд

Описание слайда:

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.

9 слайд

Описание слайда:

10 слайд

Описание слайда:

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.

11 слайд

Описание слайда:

12 слайд

Описание слайда:

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.

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.