Продолжаем изучение физики на примере физики кошки.

Простые механизмы в жизни кошки

Простые механизмы – приспособления, служащие для преобразования силы. К ним относится:

- рычаг – твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры;

- клин - простой механизм в виде призмы, рабочие поверхности которого сходятся под острым углом. Используется для раздвижения, разделения на части обрабатываемого предмета.

Скелет кошки состоит из 230 костей, больше на 24, чем у человека. В скелете кошки  можно найти кости-рычаги: это череп, челюсть, лапы.

Есть и такой простой механизм, как клин: это острые зубы, когти. С их помощью кошка может создать очень большие давления, что служит хоро​шей защитой или помогает нападению: своими когтя​ми и зубами она буквально может вспороть кожу противника, поэтому  когти необходимы им как для охоты, так и для обороны, и просто для спасения.  А именно когти помогают кошкам забираться на деревья, куда не могут влезть более сильные хищники. Домашние любимцы царапают мебель, обдирают обои и царапаются. Они затачивают когти зубами, а также царапают ими мебель, соскребая отмершую наружную оболочку коготков. Так же царапание мебели и стен является тренировкой механизма выпускания когтей, важной для схватывания добычи, лазания по деревьям.

 Еще один клин — бугорки на языке. Верхняя сторона языка кошки имеет роговые крючочки крошечных размеров, при прикосновении к которым человек может сравнить их с наждачной бумагой, обладающей высокой шершавостью. Если кошка начнет лизать своим языком, по структуре похожим на рашпиль, кожу человека, то достаточно всего пары прикосновений, как у человека кожа станет красной. При помощи роговых крючочков кошка очищает и прилизывает шерсть, удаляя пыль, остатки грязи, а также она может «одолеть» большие порции мяса, соскабливая с мяса волокна за волокном. Так велико действие силы трения!

 Долго люди задавались вопросом, как же происходит процесс «забора жидкости» у кошек и почему брызг при этом создается гораздо меньше, чем при аналогичном процессе у собак.  Засняли лакание кошки в замедленном режиме с помощью современных технических средств. Кошки лакают очень быстро, и ранее считалось, что жидкость попадает к ним в пасть «цепляясь» за шершавый кошачий язык и не успевая вылиться обратно. Однако на самом деле все оказалось намного сложнее, чтобы напиться, кошки используют сложную комбинацию двух физических сил. Разрешить вопрос механики кошачьего лакания еще в 1940 году решил Гарольд Эдгертон, для чего он использовал стробоскопическую съемку (фотографирование с несколькими вспышками на один кадр). Этот эксперимент показал, что кошки во время питья загибают кончик своего языка не вперед (дабы создать своего рода черпак, что укладывается в логику человеческого мышления), а назад, так что первой в жидкость попадает верхняя часть языка. Казалось, вот вроде бы и все, никакого секрета больше нет, и любопытство было удовлетворено. Возможно, именно поэтому потребовалось целых полвека, чтобы понять, что все не просто так, и кошки до сих пор хранят свою тайну.

 Подопытный кот попал под прицельный взгляд высокоскоростной камеры, которая засняла процесс лакания с замедлением в 12 раз. В итоге выяснялось, что язык кошек практически не проникает ниже поверхности жидкости, а только лишь слегка касается её. Этот способ полностью отличается от лакания у собак, которые пьют, делая из языка подобие того самого черпака. Для кошек природа изобрела гораздо более сложный механический процесс: когда кончик кошачьего языка дотрагивается до жидкости, некоторая её часть в силу адгезии прилипает к поверхности языка, поднимаясь очень быстро — за доли секунды, язык увлекает часть жидкости вверх. Таким образом, между языком и поверхностью жидкости в миске формируется столбик, непрерывно меняющий свою длину и толщину. В этом столбике борются две силы — инерции движущейся жидкости и тяжести. Этот хрупкий баланс постоянно меняется. Но кошка инстинктивно знает, в какой момент он наиболее точен: животное быстро закрывает рот, когда колонна жидкости имеет наибольший размер.

   В очередной раз кот  угодил под видеокамеры, которые засняли его  с замедлением в 67 раз. Для того чтобы уточнить тонкие детали процесса, построили робототехнический заменитель языка кошки, с большой скоростью дотрагивающийся до воды и поднимающийся обратно. Исследование заняло три года. Благодаря чему, авторы вывели уравнения кошачьего лакания и научились предсказывать его частоту в зависимости от массы тела. Специалисты по этому поводу заметили, что «проект представляет отличный пример того, как предметы, которые прекрасно знакомы всем и каждому, могут открываться с той стороны, о которой никто и не задумывался». Даже способ, которым кошки лакают воду, демонстрирует их безупречное чувство баланса. Учеными  подтвердилось предположение: чем больше масса, тем реже животные работают языком. Изучением кошачьего лакания ученые занимались не для забавы. Язык приспособлен для подобных точных движений потому, что он «без костей», но так же действует и хобот слона, и щупальце осьминога. И изучив, как двигаются мягкие живые структуры, люди вполне могут создать мягких биомеханических роботов для самых разнообразных целей.