蝙蝠如何倒掛的怪異物理


蝙蝠如何倒掛的怪異物理


蝙蝠頭朝下飛,腹部朝下,翅膀向一側伸展,就像我們平常看到的那樣。

那麼,他們是如何倒著著陸的,就像馬戲團飛行員在半空中表演雜技。

在我們開始回答這個問題之前,我們首先需要看看為什麼蝙蝠會想要倒立著地?

沒有其他會飛的動物以這種方式著陸。

為什麼不像鳥兒一樣落地,把腳牢牢地放在身體下面呢?

簡短的答案是,如果蝙蝠是直立的,它們就沒有足夠的力量起飛。

它們的翅膀沒有產生足夠的升力,它們的腿太短,無法沿著地面奔跑,無法產生足夠的速度讓它們從頭到腳的位置升到空中。

相反,它們爬得很高,真的是墜入了飛行。

通過落地和顛倒棲息,如果有什麼東西威脅到它們的睡眠,它們就準備好逃跑了。

這就是“為什麼”

當它們飛得不是很快,它們不能倒掛的時候,它們是如何進入這個位置的?

這一切都與慣性有關。

慣性涉及牛頓第一運動定律,該定律說,除非有外力作用,否則靜止的物體將保持靜止;運動中的物體除非受到外力的作用,否則將繼續沿直線運動。

這就是慣性的用武之地。

慣性與物體的質量成正比,質量是物體擁有的物質的量。

質量越大,慣性越大。

蝙蝠如何倒掛的怪異物理

為了分析蝙蝠的飛行,研究人員繪製了骨骼、關節和翼膜的地圖,然後在超慢動作視頻上跟蹤它們的運動。

但是這和蝙蝠有什麼關係呢?

它們沒有太多質量--它們很小。

事情是這樣的:蝙蝠的翅膀相對於它們的身體大小有很大的質量。

它們的翅膀已經進化成由堅固的骨骼和肌肉組成,所以比大多數飛行動物的翅膀重,這表明可能很難離開地面-記住,它們會墜落到飛行中。

然而,同樣的質量,當受到外力的作用時-比如在運動中翅膀的微小移動-會重新調整蝙蝠的方向,讓他或她顛倒過來。

布朗大學蝙蝠實驗室(或者官方名稱為空氣力學和進化形態學實驗室)的研究人員最近使用相機來捕捉蝙蝠的動作,研究了蝙蝠的著陸情況,發現當蝙蝠越來越接近圍欄的天花板時,它們會將一隻翅膀拉得更靠近自己的身體,同時另一隻翅膀仍在全力拍打。

這使得蝙蝠可以旋轉到正確的姿態,首先把腳朝上。

但蝙蝠並不是研究人員所說的唯一表現出慣性重新定向的動物。


蝙蝠如何倒掛的怪異物理


該研究的作者兼首席調查員莎倫·斯沃茨說:“這種機動與貓用來重新調整方向以雙腳著地的機制類似,但也在許多其他動物中使用。壁虎用這種方式移動它們的大尾巴,以在攀爬和扶正時穩定自己;狐猴在它們的大跳躍中使用這種機制。我們人類在體操運動員或跳板跳水運動員執行翻筋斗或轉體動作時,或者當花樣滑冰運動員改變旋轉速度時,都會使用這種動作。”


蝙蝠如何倒掛的怪異物理

卡倫·柯克帕特里克(Karen Kirkpatrick)

冬哥譜科編譯


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