蝙蝠如何倒挂的怪异物理


蝙蝠如何倒挂的怪异物理


蝙蝠头朝下飞,腹部朝下,翅膀向一侧伸展,就像我们平常看到的那样。

那么,他们是如何倒着着陆的,就像马戏团飞行员在半空中表演杂技。

在我们开始回答这个问题之前,我们首先需要看看为什么蝙蝠会想要倒立着地?

没有其他会飞的动物以这种方式着陆。

为什么不像鸟儿一样落地,把脚牢牢地放在身体下面呢?

简短的答案是,如果蝙蝠是直立的,它们就没有足够的力量起飞。

它们的翅膀没有产生足够的升力,它们的腿太短,无法沿着地面奔跑,无法产生足够的速度让它们从头到脚的位置升到空中。

相反,它们爬得很高,真的是坠入了飞行。

通过落地和颠倒栖息,如果有什么东西威胁到它们的睡眠,它们就准备好逃跑了。

这就是“为什么”

当它们飞得不是很快,它们不能倒挂的时候,它们是如何进入这个位置的?

这一切都与惯性有关。

惯性涉及牛顿第一运动定律,该定律说,除非有外力作用,否则静止的物体将保持静止;运动中的物体除非受到外力的作用,否则将继续沿直线运动。

这就是惯性的用武之地。

惯性与物体的质量成正比,质量是物体拥有的物质的量。

质量越大,惯性越大。

蝙蝠如何倒挂的怪异物理

为了分析蝙蝠的飞行,研究人员绘制了骨骼、关节和翼膜的地图,然后在超慢动作视频上跟踪它们的运动。

但是这和蝙蝠有什么关系呢?

它们没有太多质量--它们很小。

事情是这样的:蝙蝠的翅膀相对于它们的身体大小有很大的质量。

它们的翅膀已经进化成由坚固的骨骼和肌肉组成,所以比大多数飞行动物的翅膀重,这表明可能很难离开地面-记住,它们会坠落到飞行中。

然而,同样的质量,当受到外力的作用时-比如在运动中翅膀的微小移动-会重新调整蝙蝠的方向,让他或她颠倒过来。

布朗大学蝙蝠实验室(或者官方名称为空气力学和进化形态学实验室)的研究人员最近使用相机来捕捉蝙蝠的动作,研究了蝙蝠的着陆情况,发现当蝙蝠越来越接近围栏的天花板时,它们会将一只翅膀拉得更靠近自己的身体,同时另一只翅膀仍在全力拍打。

这使得蝙蝠可以旋转到正确的姿态,首先把脚朝上。

但蝙蝠并不是研究人员所说的唯一表现出惯性重新定向的动物。


蝙蝠如何倒挂的怪异物理


该研究的作者兼首席调查员莎伦·斯沃茨说:“这种机动与猫用来重新调整方向以双脚着地的机制类似,但也在许多其他动物中使用。壁虎用这种方式移动它们的大尾巴,以在攀爬和扶正时稳定自己;狐猴在它们的大跳跃中使用这种机制。我们人类在体操运动员或跳板跳水运动员执行翻筋斗或转体动作时,或者当花样滑冰运动员改变旋转速度时,都会使用这种动作。”


蝙蝠如何倒挂的怪异物理

卡伦·柯克帕特里克(Karen Kirkpatrick)

冬哥谱科编译


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