У них є свій секрет. Учені розповіли, чому кішки завжди приземляються на лапи

Вченим відомі випадки падіння кішок і котів з дуже великої висоти, і при цьому вони не розбиваються (але іноді це трапляється), а отримують лише легкі травми. А іноді обходиться і без цього. Науковці багато років намагалися зрозуміти, який же секрет мають домашні улюбленці, що дозволяє їм виживати після таких падінь. Але найбільше фізиків спантеличував той факт, що кішки завжди приземляються на лапи, щоб із ними не відбувалося під час падіння. Видання Scientific American пропонує пояснення цьому явищу.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Проблема падаючої кішки

Люди давно знали, що кішки можуть перевертатися в повітрі. Але передбачалося, що необхідний для цього руху імпульс вони отримують, відштовхуючись від поверхні, з якої падають. Адже згідно із законом збереження моменту імпульсу, об'єкт, який не обертається, не може раптово повернутися без зовнішнього впливу. Однак саме це і відбувається з кішками. Спочатку вони падають просто вниз, а потім перевертаються і приземляються на лапи.

Тільки 1969 року цю загадку, що отримала назву "проблема падаючої кішки", розгадали вчені. Виявилося, що верхня і нижня частини тіла тварини під час падіння обертаються в протилежних напрямках. Таким чином, зберігається закон збереження моменту імпульсу. Якщо тварина обертається у двох різних напрямках, зміна моменту імпульсу дорівнює нулю.

Як кішкам і котам вдається приземлитися на лапи?

Для цього тварини використовують закони класичної механіки. Коли кішка притискає передні лапи до тіла, то вони зменшують момент інерції. Як і у фігуристів, верхня частина тіла кішок швидко обертається навколо своєї осі. Своїми задніми лапами тварини створюють протилежний ефект. Вони витягують ноги, щоб створити якомога більший момент інерції. У результаті верхня частина тулуба кішки обертається під великим кутом, а лапи обертаються під меншим кутом у протилежному напрямку. Дуже гнучкий хребет тварин дозволяє їм це робити.

Щойно верхня частина тулуба кішки буде перебувати в правильному положенні, тобто голова буде рівно над землею, тварина витягує передні лапи, водночас напружує задні лапи і виконує рухи, щоб і вони перебували також рівно над землею. Таким чином, кішкам завжди вдається здійснити приземлення на всі чотири лапи. При цьому жоден закон фізики порушений не буде. Але є ще один важливий нюанс.

Що вище падати — то більше шансів вижити?

Згідно з існуючими законами фізики, що більша висота, з якої падає об'єкт, то більшою буде сила удару об поверхню. Але ще у 802-ті роки минулого століття американські вчені з'ясували, що це правило не працює у випадку з кішками. Виявилося, що ті кішки і коти, які падали з меншої висоти, отримували більше травм (а інколи й гинули), ніж їхні родичі, які падали з набагато більшої висоти. Тобто, якщо кішка, наприклад, випала і зона на 15 поверсі, то вона здійснить більш м'яке приземлення, ніж тварина, що випала, наприклад, із 7 поверху. Тобто в цьому випадку схоже, що кішки порушують закони фізики. Але це не так.

Попри те, що при вільному падінні швидкість кішки збільшується під дією сили тяжіння, не варто забувати про те, що тварина падає не у вакуумі. Саме повітря, а точніше сила тертя уповільнюють падіння кішки.

За словами фізика Ретта Аллейна з Університету Південно-Східної Луїзіани, США, швидкість кішки на початку падіння дійсно збільшується. Але потім опір повітря стає настільки сильним, що тварина більше не прискорюється.

Швидкість падіння кішки

За допомогою математичних формул можна навіть розрахувати приблизну швидкість падіння кішки або кота, задавши вагу, довжину і ширину тварини. Наприклад, за ваги 4 кг, довжини 50 см і ширини 15 см кінцева швидкість тварини становитиме приблизно 32 км/с або трохи менше 120 км/год. За словами Аллейна, таку швидкість тварина може розвинути при падінні, наприклад, з висоти в 100 метрів. Оскільки відомо багато випадків, що кішки не розбивалися навіть під час падіння зі ще більшої висоти, то теоретично кішки та коти можуть вижити під час падіння з будь-якої висоти, вважає вчений.

Чому кішки, які падають з більшої висоти, краще почуваються?

Чому ж тоді кішки, які падають з більшої висоти, отримують менше травм, ніж ті, що впали з низької висоти? Коли кішка падає з невеликої висоти вона інстинктивно витягує лапи, щоб приземлитися на карачки. Але при падінні з великої висоти ця стратегія марна і це може призвести до серйозної травми. Тому кішка, яку уповільнює сила тертя, не відчуває, що вона падає. Таким чином, вона може розслабитися і не буде витягати лапи. Тварина приземляється більш м'яко, з більш рівномірним розподілом ваги і, отже, з кращими шансами на виживання.

Водночас науковці вважають, що дані про виживання кішок і котів після падіння з великої висоти можуть бути не точними. Адже господарі тварин не завжди повідомляють про смерть вихованця після падіння з висоти, наприклад, 30 поверхів.

Фокус уже писав про те, що, як показують дослідження, навіть кішок можна дресирувати, як і собак. Але відмінності в цих процесах істотні. Як і наслідки.