Почему кошка падает всегда на лапы. Почему кошки падают на лапы? Так можно описать технику разворота кошки при падении с высоты

12.06.2017 11:05 594

Почему кошки всегда приземляются на лапы.

С древних времен кошки живут рядом с человеком. Но несмотря на это, они до сих пор остаются для нас загадкой.Мы еще многого не знаем о наших домашних любимцах.

Если у вас дома живет кошка, то вы конечно же не раз видели, что она всегда приземляется на все свои четыре лапы. И при этом не важно, с какой высоты и из какого положения кошка прыгает или даже падает. А знаете ли вы почему ваша домашняя любимица так делает и как это у нее получается?

Дело в том, что вестибулярный аппарат (орган чувств, имеющийся у всех позвоночных животных и человека, который воспринимает изменения положения головы и тела в пространстве, а также направление движения), благодаря которому кошки так ловко меняют положение своего тела в полете, развит намного лучше, чем у других животных.

Во время падения, кошка быстро и четко выворачивает все свое тело: сначала голову, затем шею и туловище, выравнивая их таким образом, чтобы они были на одном уровне с головой, относительно земли.

Кроме того, в полете животное сначала ускоряет свое вращение, прижимая лапы и хвост к туловищу, и только потом, когда уже принимает положение лапами вниз, резко отводит их в сторону, прекращая вращение.

В результате таких трюков скорость падения заметно снижается, а сама кошка, парируя в воздухе, успешно приземляется на все свои четыре лапы. Причем, в момент приземления животное максимально смягчает силу удара о землю, выставляя вперед расслабленные лапы.

И как ни странно, чем больше высота падения, тем легче кошке сгруппировать свои движения в воздухе и совершить маневры с минимальным риском пораниться. Интересно, что способность «грамотного» приземления во время падения начинает отлично развиваться на уровне рефлекса у котят уже с 3-х – 4-х недельного возраста.

Долгое время ученые думали, что именно хвост помогает кошке выравнивать положение тела в полете и служит ей своеобразным «рулем». Однако понаблюдая за падениями бесхвостых кошек, они поняли, что кошки приземляются одинаково удачно независимо от того, есть у них хвост или нет. Таким образом получается, что выполнить нужные действия в воздухе за считанные секунды, этим животным помогают удивительная эластичность позвоночника и прекрасная гибкость.

Поскольку изучение природы и различных рефлексов животных может стать незаменимым материалом в жизни самих людей, с некоторого времени существует даже особая наука, изучающая возможности кошек при падении - пазематология. Эта наука к примеру, позволяет ученым разрабатывать различные приемы ориентации в пространстве для космонавтов, находящихся в невесомости.

Как видите друзья, человеку, несмотря на то, что он стоит на высшей ступени развития, есть чему поучиться у животных.

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.

Кошки обладают удивительной способностью правильно группировать тело при падении с высоты. Существует научное обоснование того, почему кошки приземляются на 4 лапы.

Научное объяснение

Из какого бы положения кошка ни падала, она всегда успевает за считаные секунды выровнять своё тело и достичь поверхности в правильной позе. Умение удачно приземляться на 4 лапы является природным инстинктом, который проявляется у котят с первых недель жизни.

В начале падения животное разворачивает голову так, чтобы видеть траекторию своего движения. Затем туловище выравнивается в одну линию с головой. Передние лапы перемещаются ближе к голове, а задние широко растопыриваются. Перед самым касанием поверхности спина выгибается. Сила удара на момент столкновения смягчается за счёт амортизации, которую обеспечивают мягкие подушечки и развитые мышцы лап.

Молниеносно принять правильное положение и приземлиться на 4 лапы кошка может по следующим причинам:

• эластичность позвоночника, в котором больше звеньев, чем в человеческом;
• хорошо развитый вестибулярный аппарат;
• небольшая масса тела.

Другие удивительные способности

Кроме умения правильно падать, представители семейства кошачьих демонстрируют и другие удивительные способности.

Умение помещаться в любой ёмкости

Кошка легко размещает своё тело в маленьких коробках, вазах, блюдах и других неприспособленных для подобного использования ёмкостях. Причём неестественное положение тела не причиняет животному никакого дискомфорта.

Лечение хозяев

Кошки являются настоящими природными лекарями. Они всегда тонко чувствуют состояние своих владельцев и стараются лечь на то место, которое болит. Их положительное влияние на психологическое состояние людей не оставляет сомнений.

Предчувствие неприятностей

Многочисленные случаи подтверждают тот факт, что кошки способны предчувствовать стихийные бедствия, катастрофы, грозящие человеку несчастья. Предвидение объясняется тонкой интуицией, присущей эти животным, и прекрасно развитым слухом. Так, во время Второй мировой войны находящиеся под обстрелом люди нередко ориентировались на поведение своих домашних любимцев.

О приближающихся бомбардировщиках свидетельствовало изменение поведения котов: они начинали беспокоиться, искать укрытие. Кроме того, между кошкой и хозяином нередко устанавливается сильная энергетическая связь, в результате которой животное ощущает болезнь и приближающуюся смерть человека.

Ориентация на местности

Существует немало случаев, когда животные находили свой дом, несмотря на огромные расстояния. Потерянные или намеренно брошенные коты могут вернуться к месту своего обитания, даже находясь за тысячи километров от него. Многочисленные исследования подтверждают подобные способности животных, но логического обоснования данного феномена до сих пор нет.

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.

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.