Физические явления в жизни кошки

Механические явления  а) при ходьбе;  б) в прыжке; в) падении с высоты.

Кошка ходит "на цыпочках". Основания лап у нее круглые, и след она оставляет округлый. На бегу она втягивает когти и ступает на толстые и мягкие подушечки пальцев. При беге кошка использует раскачивающуюся ино​ходь: она делает шаг попеременно то обеими правыми, то обеими левыми лапами. Это необычная походка. Ходьбу и бег кошки можно рассматривать как колебательное движение, в процессе которого то нарушается, то восстанавливается равно​весие тела.

Движения кошки удивительно быстры, легки, гра​циозны. Что позволяет ей достичь этого? Кошка движется, отталкиваясь от опоры. При этом внешние силы - силы тяжести, сила трения, сопротивления среды, вступают во "взаимодействие" с внутренними силами организма (напряжение мышц). Движение происходит благодаря совместной деятельности всех мышц и силе трения покоя.

При беге животного возникает особый ритм: каждый очередной мах конечностей состоит из чередующихся ускорений и замедлений. Известно, что только 1/5 часть из 40 мышц лапы кошки работает на передвижение, другие же остаются в по​кое как бы про запас, на случай чрезвычайных перегру​зок. Кошка при беге может развивать скорость до 50 км в час. Характер движения - равноускоренное.

Форма тела кошки обладает обтекаемостью. Так как кошка перемещается быстро, природа создала её такой, чтобы при беге и прыжках она испытывала наименьшее сопротивление воздуха. По данной причине волоски, образующие « мех» у кошки, расположены по правилам оптимального обтекания: волоски укладываются назад и друг на друга, образуя гладкую поверхность; кроме того, это позволяет ей не намокать и легко пролезать в узкие проходы.

Во время прыжка, когда кошка старается преодолеть большое расстояние, ее спина как бы расширяется, что дает возможность ей планировать; кошка напоминает при этом мел​кий парашют. При прыжке все мышцы ее ведут себя как сложная система амортизаторов; при приземлении они включаются не одновременно, а поочередно, одна за дру​гой до тех пор, пока не поглотят всю энергию прыжка полностью. Кошка, готовясь к  прыжку,  качает головой вверх-вниз. Таким   образом,   она   изменяет   угол зрения, что позволяет ей максимально точно    определить    расстояние    до объекта. Высота прыжка может достигать 3 м, а длина прыжка  в 15 раз превышать длину тела. 

Нам интересно, а почему кошки приземляются на лапы? 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 полета кошек и нашли вполне научное объяснение этому феномену. В физике изучается закон сохранения импульса или количества движения, 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 физики. 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 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.

Этот установочный рефлекс начинает проявляться у котят в возрасте 3-4 недель, и полностью развивается к 7 неделям. 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 травмаопасными, чем с высоты в несколько метров. Кошки умеют правильно переворачиваться в воздухе, но при падении со слишком маленькой высоты они не успевают скоординировать свои движения и могут получить серьезные повреждения. Известны благополучно заканчивающиеся случаи падения кошек с восемнадцатого этажа на твердую поверхность  и даже с двадцать восьмого на тент, но в этих случаях судьба кошки всецело зависит от воздушных потоков, от поверхности, на которую она приземлится, и от стартовой позиции - вертикальной или горизонтальной. Но большинство падающих с такой высоты кошек получают серьезные травмы или погибают. Поэтому все-таки лучшая зашита против падения кошек с высоты - предотвратить его. 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, домашний 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.