Любой человек, даже тот, в чьем доме не живет кошка, знает о том, что эти животные великолепно видят в темноте. Однако не каждому известно, что у них имеется еще одно необычное свойство. Падая с высоты, кошки способны упасть на все четыре лапы и не получить никаких повреждений. Сделать так не может ни человек, ни большинство остальных животных.

Ученые достаточно давно начали интересоваться тем, почему кошка падает на лапы . Еще в девятнадцатом веке исследователи, работавшие во французской академии и занимавшиеся изучением поведения летающих животных, проводили эксперименты и с представителями кошачьих. Изменяя высоту, с которой животное должно было спрыгивать, находясь на человеческих руках, они определили, по какой причине кошки считаются великолепными прыгунами.

Сначала экспериментаторы предположили, что основной элемент в кошачьем прыжке – хвост, так как он очень много значит для животного даже в обычной жизни.

Однако, когда они серийно сфотографировали кошачий прыжок, то смогли понять, что хвост не имеет к этому никакого отношения. Кошки, которые и вовсе не имеют хвоста, тоже способны приземляться на землю без ущерба для себя.

Внимательно рассмотрев фото и изучив позы животного, ученые нашли несколько интересных фактов. Какое бы положение ни было изначальным при падении кошки, за миллисекунды ее туловище способно развернуться в полете и приобрести ровное положение относительно поверхности падения.

Сначала она совершает поворот головы для того, чтобы видеть, куда падает. Если животное слепое или просто плохо видит, скорее всего, оно упадет неудачно. Если все нормально, в одну линию с головой она выравнивает тело. Передние конечности подтягиваются к голове, а задние растопыриваются и отодвигаются как можно дальше от туловища.

Все эти действия осуществляются очень быстро и точно. Перед приземлением важную роль играет и умение кошки выгибать спину.

Мягкие подушечки лапок и развитые мышцы конечностей становятся амортизатором, а это означает, что во время падения на землю сила удара становится намного мягче.

Позвоночник

Помимо мускулатуры, удачный полет зависит и от гибкости суставов позвоночника. Кошка, в отличие от человека, обладает большим количеством звеньев позвоночника (у кошки их тридцать, тогда как у человека – 24). Это делает кошачий позвоночник эластичным, и именно поэтому животное может так элегантно и изящно выгибать спину, так, как не способен сделать человек.

Замечательно развитый вестибулярный аппарат позволяет кошке, которая падает на землю, ориентироваться в окружающем пространстве, интуитивно давать оценку собственным шансам и приводить туловище в наиболее удачную для приземления позицию.

Кошка – это достаточно маленькое и легкое животное. Ее вес относительно площади туловища намного меньше, чем у человека. Это тоже способствует умению грамотно сгруппировать туловище.

Чем опасна небольшая высота

Хотя кошки и способны мгновенно развернуться в полете, на это ей все равно понадобится около восемнадцати секунд. Падая с небольшой высоты, к примеру, сантиметров двадцать, она не обладает достаточным количеством времени, поэтому последствия приземления будут грустными. Падая с внушительной высоты, например, с какого-либо этажа, животное сможет сориентироваться в воздухе и расслабить туловище, тем самым делая удар мягче.

Кошачья способность падать на все четыре конечности – это поведение, данное от рождения и сохраняющееся на инстинктивном уровне. Даже самые крошечные котята могут так делать, тогда, когда от роду им всего три недели или месяц.

Даже если у кошек есть такое необычное свойство, это вовсе не означает, что можно сделать из этого способ развлечься, специально кидая животное с большой высоты. Любой питомец, падая с высоты, испытывает при этом множество негативных эмоций – ему страшно, а если высота критично большая, такая «игра» может закончиться серьезными и даже смертельными повреждениями внутренних органов.

Случается, что приземлившись на землю, кошка получает различные травмы конечностей и переломы. Именно поэтому нужно следить за питомцем, если ему нравится проводить время на балконе, ведь он может вывалиться из открытого окна или форточки. Помните о том, что маленькая высота может обернуться для любимца и для вас большой бедой! Застеклите открытый балкон или затяните все окна на нем специальной сеткой. Если в какой-либо из комнат открыто окно, также нельзя оставлять кошку одну в помещении. Не нужно рассчитывать на то, что все будет хорошо – животное может заметить что-нибудь движущееся за окном, птицу, лист с дерева, и прыгнуть навстречу опасности!

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.

› Убедиться, что кошки действительно всегда приземляются на лапы и узнать какие физические законы этому способствуют.

• Задачи:

› Обнаружить известные физические явления, объекты и закономерности кошки при падении.

› Обратиться к внешним источникам, изучить мнения многих ученых.

› Изучить физические законы, помогающие кошке при падении.

• Гипотеза:

› Кошки удачно приземляются на лапы из-за строения скелета.

• Этапы исследования:

1) Обратиться к внешним источникам и понять почему кошка всегда приземляется на лапы с точки зрения физики.

2) Посмотреть эксперименты, проведенные людьми.

3) Обобщить информацию и сделать вывод.

Почему так происходит?

Для поступательного движения неоспоримо доказано: какие бы процессы ни происходили внутри летящего кирпича, центр тяжести его продолжает двигаться вперед с той же скоростью и в том же направлении, как если бы внутри ядра ничего не происходило. Взрыв снаряда не изменяет пути и скорости центра тяжести: снаряд разрывается на миллионы осколков, но при этом центр тяжести всех обломков следует по прежнему пути, пока ни один осколок не упал на землю.

Долгое время считалось, что и по отношению к вращению тела вокруг оси справедливо то же правило. Считалось, что одними внутренними усилиями ни на что не опирающееся тело не может повернуться в пространстве. Между тем, кошка, несомненно, во время падения каким-то образом успевает развернуться так, чтобы упасть на четыре лапы. Как же это ей удается?

Предлагалась, например, такая версия: якобы кошка еще до начала прыжка успевает оттолкнуться от опоры. Гимнаст, спрыгивая с трапеции, отталкивается от неё так, чтобы тело его получило вращательное движение; затем, уже в воздухе, он ускоряет это вращательное движение тем, что свертывается в комочек, прижимая руки и ноги к телу: это и дает ему возможность перевернуться в воздухе.

Предполагали, что так же поступает и кошка.

Однако, живодерский эксперимет (кошку четырьмя шнурками за лапы подвешивали к потолку, и затем быстро разрезали шнурки) показал, что кошка так не поступает. Кошка успевала все же упасть на ноги…

Итак, загадка «кошачьего падения» долгое время оставалась нерешенной. Механизм поворота кошки разъяснился совсем недавно. У кошки есть два средства повернуть свое тело при падении.

Во-первых, перемещение хвоста: когда кошка, держа хвост под углом к своему телу, производит им вращательное движение, то все тело розворачивается в противоположном направлении. Мускулы, вращающие хвост в одну сторону, в то же время отталкиваются от тела и тем заставляют его поворачиваться в обратном направлении — выполняется закон равенства действия. Рядом последовательных оборотов хвоста кошка может повернуть свое тело на желаемый угол; в этом нет никакого нарушения законов механики.

Во-вторых, есть еще один кошачий прием. Когда падающая кошка поворачивает переднюю половину своего тела, то задняя половина на тот же угол поворачивается в обратную сторону; если затем кошка повернет в том же направлении заднюю половину, то передняя вернется назад и тело кошки опять займет прежнее положение. Никакой поворот при таких условиях не возможен. Но дело будет обстоять иначе, если кошка при повороте будет соответст вующим образом вытягивать и укорачивать передние и задние лапы. Согласно закону площадей, часть тела с вытянутыми лапами должна, при равных прочих условиях, повернуться на меньший угол, нежели часть тела с прижатыми лапами. Чередуя вытягивание и прижатие лап, кошка может рядом телодвижений достичь нужного поворота в желаемом направлении.

Поясним это упрощенным примером, расчленив каждый поворот на два отдельных приема.

Кошачья техника заставила ученых пересмотреть ряд аксиом механики.

Наверняка, Вы слышали о парадоксе – чем меньше высота падения кошки, тем больше травм и смертельных исходов. И обратное, чем выше падает кошка, тем больше у нее шансов остаться в живых. Правда ли это?

Утверждают, что это так.

Кошки виртуозно переворачиваются при падении, но при падении с маленькой высоты 3-5 этажей, кошка часто просто не успевает совершить все эти маневры. Соответственно, падает «неподготовленной» и не использует все свои возможности. А сила удара делает свое дело, ломаются конечности, травмируются внутренние органы…

Ветеринары даже дали название – синдром падения с высоты.

Исследовав падения кошки, пришли к выводу, что большинство кошек падают с высоты ночью, а самые сильные травмы получают кошки, упавшие с 3-5 этажа. При падении с более высоких этажей встречаются положительные исходы. Многое зависит от воздушных потоков, от поверхности приземления и от стартовой позы кошки. С высоты 9-10 этажей у кошек шансы на благополучный исход снижаются.

Существует даже парадокс кошки с маслом :

Всем известно, что при падении кошка всегда приземляется на лапы. Почему так происходит? Экспериментаторы Александр Пушной и Алексей Иванченко объяснили этот феномен :

Результаты: В результате исследования мы узнали, что кошке помогают приземлиться на лапы ее мускулы,вращающие хвост в одну сторону,а тело в другую. С точки зрения физики: кошке помогает приземлиться на лапы — закон равенства действия.

Вывод: После проделанного мною наблюдения,я убедилась,что кошки всегда приземляются на лапы, но благополучный исход зависит от высоты, с которой падает кошка.

Источники:

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.