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动物也懂物理学?别怀疑,是真的!

0 张子豪 张子豪 2025-10-12 18:26 1

当我们把握了一些物理常识后,就可以理解一些让人类感觉不成思议的动物“神技”和糊口习性。

这种动物会“轻功”

水面上,一只动物在悠然行走,它身段纤细,六条腿平稳地踩在水面上,涓滴不会害怕身体被打湿,或者担忧本身沉到水里,它就是水黾。为什么水黾不会像年夜大都动物一样,因为重力的感化而下沉呢?

学过物理学的人都知道,若是物体的重量比液体发生的浮力小,就不会下沉。所以,水黾若是想顺遂在水上行走,就需要有很是年夜的浮力。就像希腊科学家阿基米德指出的,物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力。不外是在液体外概况,而不是位于液体内,需要运用分歧的计较法则。

非论落叶仍是水黾,当它落到液体的概况时,决议其所受浮力巨细的身分,本家儿要有两个:一个是这种液体概况所发生的张力的强弱,另一个是生物接触这种液体的概况积的几多。

所谓液体的张力,就是它的概况会像蹦床一样绷紧,而且具有弹性。水的概况张力是很年夜的,只要水黾的脚平置于水面,与水的接触面积可以或许达到一平方厘米,发生的浮力就足以托住身形轻巧的水黾。这就是为什么年夜大都水黾可以平安地在水上行走甚至跳跃的原因。

长得太“胖”,也能飞得高,跳得远

在20宿世纪早期,有学者用传统空气动力学心猿意马律证实了年夜黄蜂是不成能飞翔的,因为它们身体过于肥胖,而同党又太小,不足以发生跨越年夜黄蜂身体重量的推力。事实上,年夜黄蜂不仅可以正常飞翔,并且研究发现,有的黄蜂飞翔的高度可以比珠穆朗玛峰还要超出跨越100多米。那么,这些学者错在哪里呢?

本来,他们采用的模子过于简单,他们假设黄蜂不扇动同党,像飞机机翼一样僵硬,并且忽略了年夜黄蜂翅尖的活动轨迹。

比起其他虫豸,为了发生升力,年夜黄蜂扇动同党的频率会更高,每秒达150次。除此之外,年夜黄蜂翅尖的轨迹并非是纯真的上下活动,而是呈现一个“8”字型或者“q”型的活动轨迹,当年夜黄蜂标的目的下拍动同党时,这种活动轨迹将在同党的前缘发生一个被称为前缘涡的空气漩涡。这个涡的存在,可导致黄蜂同党上方发生一个低压区域,近似于小型旋风,从而使得黄蜂获得标的目的上的升力。

蜘蛛长于操纵静电

美国漫威旗下有一个很受接待的超等英雄,他就是蜘蛛侠。蜘蛛侠有很强的攀爬能力,可以或许徒手在高楼外沿攀爬,甚至能在天花板上穿梭自如,在与仇敌打架时,还能喷出蜘蛛丝紧紧黏住对方。固然蜘蛛侠在实际糊口中不存在,但在动物界,有一个实际版的“ 蜘蛛侠” ——蜘蛛。

蜘蛛之所以能飞檐走壁,奥秘就藏在它的脚底下。从力学角度来看,当两个固体概况彼此接近时,其间的彼此感化力十分复杂,此中包罗范德华力、静电力、偶死力、毛细力等。蜘蛛脚掌上有年夜量的刚毛,当与物体概况的分子间发生感化时,会发生范德华力。范德华力是中性分子彼此距离很是近时,发生的一种微弱电磁力,年夜量范德华力的叠加就足以支撑蜘蛛的体重。

除了在爬行方面,蜘蛛捕食的本事也很崇高高贵。很多人也许会觉得,蜘蛛的网具有黏性,小飞蛾、蚊子或者其他动物在飞翔过程中,误打误撞碰着了蜘蛛网,才会当作为蜘蛛的盘中餐。不外,这些小动物们可不满是误打误撞才被蜘蛛网捕获的。

隐形海马

侏儒海马只有2.5厘米长,被称为“ 宿世界上最慢的鱼” ,每小时只行走1.5米。若是水下有一个100米的冲刺。这些尖脑壳、卷从头至尾生物会破费差不多3天时候才达到终点,可是从物理学角度阐发,它们慢悠悠的糊口体例也有必然事理。

在暖和的加勒比海域,住着侏儒海马和年夜大都鱼类都爱吃的桡足动物,这是一种毫米巨细的透明甲壳动物。为了遁藏遍布海洋的强敌,桡足动物长着敏感的触角,可以或许检测到最细小的液体活动,一旦察觉到水中动静,桡足动物可以在一秒中游出它们身体500倍的距离,而猎豹每秒钟只能跑身世体30倍的距离。

面临堪称跑步冠军的猎物,速度迟缓的海马想要吃上美餐,必需轻手轻脚。幸好海马的头部是一个狭长的三角形,能更好地抵当液体阻力的干扰,使得水不会有太年夜振动。

狗狗的甩干年夜法

把木棍扔进水里,练习有素的狗狗会直接跳进水中将其叼上来。问题是,狗狗外相很厚,被打湿后,身体味很粗笨,一只27千克的湿狗外相中会含有0.4千克重的水,狗狗将花费身体热量的20%往来来往除水分。那么,狗狗该怎么样连结本身的干爽呢?

用身体热量来加热空气而且蒸发水分,需要花费良多能量。所以,狗选择了别的一种体例——本家儿动甩干本身。狗甩水动作会从头部起头,能量波以头为基准点,扩散到身体其他部位,且头部扭转幅度越年夜,振幅波就越年夜。当狗狗施展“ 甩干” 年夜法时,虽说身体甩的频率和皮层一样,不外身体可没法像皮层那样年夜幅度扭转,这是因为皮层更败坏。当身体猛烈甩动时,外相甩动的水平比身体和头部都要年夜,加快度会是以增添,如许的动作,力道有如挥舞鞭子。

原文来自 科学之友


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