У них есть свой секрет. Ученые рассказали, почему кошки всегда приземляются на лапы

Ученым известны случаи падения кошек и котов с очень большой высоты, и при этом они не разбиваются (но иногда это случается), а получают лишь легкие травмы. А иногда обходится и без этого. Ученые многие годы пытались понять, какой же секрет имеют домашние любимцы, что позволяет им выживать после таких падений. Но больше всего физиков озадачивал тот факт, что кошки всегда приземляются на лапы, чтобы с ними не происходило во время падения. Издание Scientific American предлагает объяснение этому явлению.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Проблема падающей кошки

Люди давно знали, что кошки могут переворачиваться в воздухе. Но предполагалось, что необходимый для этого движения импульс они получают, отталкиваясь от поверхности, с которой падают. Ведь согласно с законом сохранения момента импульса, объект, который не вращается, не может внезапно повернуться без внешнего воздействия. Однако именно это и происходит с кошками. Сначала они падают прямо вниз, а затем переворачиваются и приземляются на лапы.

Только в 1969 году эта загадка, получившая название "проблема падающей кошки", была разгадана учеными. Оказалось, что верхняя и нижняя части тела животного при падении вращаются в противоположных направлениях. Таким образом, сохраняется закон сохранения момента импульса. Если животное вращается в двух разных направлениях, изменение момента импульса равно нулю.

Как кошкам и котам удается приземлиться на лапы?

Для этого животные используют законы классической механики. Когда кошка прижимает передние лапы к телу, то они уменьшают момент инерции. Как и у фигуристов, верхняя часть тела кошек быстро вращается вокруг своей оси. Своими задними лапами животные создают противоположный эффект. Они вытягивают ноги, чтобы создать как можно больший момент инерции. В результате верхняя часть туловища кошки вращается под большим углом, а лапы вращаются под меньшим углом в противоположном направлении. Очень гибкий позвоночник животных позволяет им это делать.

Как только верхняя часть туловища кошки будет находится в правильном положении, то есть голова будет ровно над землей, животное вытягивает передние лапы, при этом напрягает задние лапы и выполняет движения, чтобы и они находились также ровно над землей. Таким образом, кошкам всегда удается совершить приземление на все четыре лапы. При этом ни один закон физики нарушен не будет. Но есть еще один важный нюанс.

Чем выше падать — тем больше шансов выжить?

Согласно существующим законам физики, чем больше высота, с которой падает объект, тем больше будет сила удара о поверхность. Но еще в 802- годы прошлого века американские ученые выяснили, что это правило не работает в случае с кошками. Оказалось, что те кошки и коты, которые падали с меньшей высоты получали больше травм (а иногда и погибали), чем их сородичи, которые падали с гораздо большей высоты. То, если кошка, например, выпала и зона на 15 этаже, то она совершит более мягкое приземление, чем животное, выпавшее, например, с 7 этажа. То есть в этом случае похоже, что кошки нарушают законы физики. Но это не так.

Несмотря на то, что при свободном падении скорость кошки увеличивается под действие силы тяжести, не стоит забывать о том, что животное падает не в вакууме. Именно воздух, а точнее сила трения замедляют падение кошки.

По словам физика Ретта Аллейна из Университета Юго-Восточной Луизианы, США, скорость кошки в начале падения действительно увеличивается. Но затем сопротивление воздуха становится настолько сильным, что животное больше не ускоряется.

Скорость падения кошки

С помощью математических формул можно даже рассчитать примерную скорость падения кошки или кот, задав вес, длину и ширину животного. Например, при весе в 4 кг, дине 50 см и ширине 15 см конечная скорость животного будет составлять примерно 32 км/с или чуть меньше 120 км/час. По словам Аллейна, такую скорость животное может развить при падении, например, с высоты в 100 метров. Поскольку известно много случаев, что кошки не разбивались даже при падении с еще большей высоты, то теоретически кошки и коты могут выжить падения с любой высоты, считает ученый.

Почему падающие с большей высоты кошки лучше себя чувствуют?

Почему же тогда кошки, падающие с большей высоты, получают меньше травм, чем те, что упали с низкой высоты? Когда кошка падает с небольшой высоты она инстинктивно вытягивает лапы, чтобы приземлиться на четвереньки. Но при падении с большой высоты эта стратегия бесполезна и это может привести к серьезной травме. Поэтому кошка, которую замедляет сила трения не ощущает, что она падет. Таким образом, она может расслабиться и не будет вытягивать лапы. Животное приземляется более мягко, с более равномерным распределением веса и, следовательно, с лучшими шансами на выживание.

В то же время, ученые считают, что данные о выживании кошек и котов после падения с большой высоты могут быть не точными. Ведь хозяева животных не всегда сообщают о смерти питомца после падения с высоты, например, 30 этажей.

Фокус уже писал о том, что как показывают исследование даже кошек можно дрессировать, как и собак. Но отличия в этих процессах существенные. Как и последствия.