На самом деле утверждение, что они всегда падают на лапы, является не совсем точным и является общепринятым распространенным мнением. Правильнее говорить, что чаще всего происходит именно так. Успешное приземление зависит от продолжительности падения и много чего ещё. Чем дольше кошка падает, тем больше у неё времени сгруппироваться и обеспечить себе относительно мягкое приземление. В то же время, если кошка падает с небольшой высоты, риск травм возрастает. Но с позиции физики нам интересно рассматривать именно успешное приземление кошки на лапы и таких случаев точно больше 80%.
Ключом к пониманию кошачьего трюка является понятие центра масс. Это точка, в которой, как нам кажется, сосредоточена вся масса объекта. Когда кошка падает, ее центр масс следует траектории, определяемой силой тяжести.
Но как кошка умудряется разворачиваться в воздухе, чтобы приземлиться на лапы, если никаких внешних сил, которые могли бы ее вращать, нет? Ответ кроется в законе сохранения углового момента.
Закон сохранения углового момента (закон сохранения момента импульса) гласит: угловой момент системы остаётся постоянным, если на неё не действует внешний крутящий момент или если на объект не действуют внешние силы, то его угловой момент (количество вращения) остается постоянным.
Если кошка не может ни оттолкнуться от чего-либо, ни за что зацепиться, она не может вращаться. Но кошки находят способ “обмануть” этот закон. Но кошки используют хитроумный метод. Они сгибают свое тело пополам, как бы “складываясь”. Это позволяет разделить свое тело на две части: переднюю и заднюю. Потом кошка слегка вращает переднюю часть тела в одном направлении, а заднюю часть поворачивает в противоположном направлении, используя изгиб своего тела в качестве оси вращения. Угловой момент, создаваемый одной частью тела, компенсируется угловым моментом другой части, и общий угловой момент кошки остается равным нулю.
Ванна для очищения биополя человека: как самостоятельно очистить свою ауру
Кошка повторяет эти движения несколько раз, постепенно разворачиваясь в воздухе и когда она готова к приземлению, то выравнивает свое тело и расставляет лапы для амортизации удара.
И тут же есть ответ на ещё один, не менее важный вопрос, зачем кошке хвост? Хвост кошки играет важную роль в балансировке и может помогать в стабилизации вращения, особенно у кошек с длинным хвостом.
Ученые, используя высокоскоростные камеры, подробно исследовали этот феномен. Было доказано, что кошки не просто “переворачиваются” в воздухе. Они активно используют вышеописанную технику разделения тела на части и вращения их в противоположных направлениях. Это позволяет им эффективно манипулировать своим положением в пространстве.
Удивительно, но статей в научных журналах на тему физики этого падения не меньше, чем с описанием возможной формы электрона. Например, можно почитать “How does a cat land on its feet?” (Как кошка приземляется на лапы?) статья в журнале American Journal of Physics (AJP, 1969). В этой статье проанализирована механика вращения кошки в воздухе. Или “The physics of cat righting” (Физика выравнивания кошки). В научно-популярной книге “The Flying Circus of Physics” (Книга о физике) Jearl Walker также детально описывает этот процесс, основываясь на физических принципах. И это только несколько работ из огромного списка.