Завдання про падаючої кішці

ЗАВДАННЯ Про Падаючі коти

Кішка встигає під час падіння повернутися так, щоб впасти на лапки. Як же вона досягає цього?
Ось питання, над яким сушив собі голову не один вчений.

Пропонували таке рішення «котячої завдання»: кішка нібито ще до початку стрибка встигає відштовхнутися від опори, як це робить цирковий гімнаст, m перевертається в повітрі. Гімнаст, стрибаючи з трапеції, відштовхується від неї так, щоб тіло його отримало обертальний рух; потім, вже в повітрі, він прискорює це обертальний рух тим, що згортається в клубочок, притискаючи руки і ноги до тіла: це і дає йому можливість перевернутися в повітрі.
Точно так же, думали, надходить і кішка.
Однак, простий досвід показав, що кішка так не надходить: прив'язували кішку чотирма шнурками за лапи до стелі, на деякій відстані від: статі, і потім швидко розрізали шнурки. Кішка летіла на підлогу, і хоча їй, очевидно, немає від чого було відштовхнутися, встигала все ж впасти на ноги.
Отже, загадка «котячого падіння» довго залишалася загадкою. Вона була остаточно вирішена лише років 15 тому в зв'язку з питанням про штучне переміщенні полюсів, коли була з'ясована помилковість переконання, ніби тіло не може змінити положення осі обертання без участі зовнішньої сили.

Механізм повороту кішки тепер зрозумілий. У кішки є два засоби повернути своє тіло. при падінні. Перший засіб, це - переміщення хвоста: коли кішка, тримаючи хвіст під кутом до свого тіла, виробляє їм обертальний рух, то все тіло трохи провертається в зворотному напрямку. Чому? Тому що м'язи, що обертають хвіст в одну сторону, в той же час відштовхуються від тіла і тим змушують його повертатися в зворотному напрямку (закон рівності дії і протидії). Поруч послідовних оборотів хвоста кішка може повернути своє тіло на бажаний кут; в цьому немає ніякого порушення законів механіки.
Досліди з механічної моделі кішки цілком підтвердили це припущення. Німецький фізик Гартман виготовив «штучну кішку» з картонного циліндра і прілаженние до нього картонного ж хвоста. Роль м'язів », повертають хвіст, грала заводна пружина. При падінні цієї картонній кішки пружина пускалася в хід, хвіст обертався, - і циліндр (тобто тіло кішки) сам собою повертався на більш-менш помітний кут.

Але обертання хвоста - не єдиний засіб, яким кішка може повернути своє тіло при падінні. Коли падаюча кішка повертає передню половину свого тіла, то задня половина на той же кут повертається у зворотний бік; якщо потім кішка поверне в тому ж напрямку задню половину, то передня повернеться назад і тіло кішки знову займе попереднє положення. Ніякої поворот при таких умовах неможливий. Але справа буде обстоять інакше, якщо кішка при повороті буде відповідним чином витягати і вкорочувати передня і задня лапи: згідно з так званим законом площ, частина тіла з витягнутими лапами повинна, при рівних інших умовах, повернутися на менший кут, ніж частина тіла з притиснутими лапами . Чергуючи належним чином витягування і притиснення лап, кішка може поруч рухів досягти потрібного повороту в бажаному напрямку.

Пояснимо це спрощеним прикладом, розчленував кожен поворот на два окремих прийоми.
1-й прийом: кішка притиснувши заднии лапки і витягнувши передні, повертає задню половину на 35 ° в бажаному напрямку; при цьому передня половина сама собою повернеться в зворотному напрямку на менший кут, - скажімо, на 25 °.
2-й прийом: кішка, витягнувши задні лапки і притиснувши переднии, повертає передню половину в бажаному напрямку на 35 °; тоді задня половина сама повернеться назад на 25 °.
В результаті обидві половини виявляються поверненими в бажаному напрямку на 10 °; все тіло тварини знову приведено до попереднього стану, але повернуто в просторі на 10 °. Тоді кішка, повторюючи обидва прийому, може знову повернутися ще на 10 ° і т.д.
Ми бачимо тепер, що «завдання про падаючої кішці» дозволяється без будь-якого порушення законів механіки. Граціозний звірок змусив учених. глибше розглянути основи їх науки і зруйнував одне наукове упередження, разделявшееся протягом цілого століття.

Джерело. журнал «Природа і Люди».

Інші сторінки з архіву журналу "Юний технік"