Hvad er den underliggende fysik bag springningen?


Bedste svar

Alt spring involverer anvendelse af kraft mod et substrat, som igen genererer en reaktiv kraft, der fremdriver jumperen væk fra underlaget. Ethvert fast stof eller væske, der er i stand til at producere en modsatrettende kraft, kan tjene som et substrat, inklusive jord eller vand. Eksempler på sidstnævnte inkluderer delfiner, der udfører rejsespring, og indiske skitterfrøer, der udfører stående spring fra vand.

Hoppeorganismer er sjældent udsat for betydelige aerodynamiske kræfter, og som et resultat styres deres spring af de grundlæggende fysiske love om ballistiske baner. Derfor, mens en fugl kan hoppe i luften for at starte flyvning, betragtes ingen bevægelse, som den udfører, når luftbårne, hopper, da de indledende springforhold ikke længere dikterer dens flyvevej.

Efter lanceringens øjeblik (dvs. , indledende tab af kontakt med substratet), vil en jumper krydse en parabolsk sti. Startvinklen og starthastigheden bestemmer springets længde, varighed og højde. Den maksimalt mulige vandrette vandringsafstand finder sted i en startvinkel på 45 grader, men enhver startvinkel mellem 35 og 55 grader vil resultere i halvfems procent af den maksimalt mulige afstand.

Muskler (eller andre aktuatorer i ikke- levende systemer) udfører fysisk arbejde og tilføjer kinetisk energi til springerens krop i løbet af et springets fremdrivningsfase. Dette resulterer i en kinetisk energi ved lanceringen, der er proportional med firkanten af ​​springerens hastighed. Jo mere arbejde musklerne udfører, jo større starthastighed og dermed jo større acceleration og jo kortere tidsinterval for springet fremdrivningsfase.

Mekanisk effekt (arbejde pr. tidsenhed) og den afstand, som kraften påføres (f.eks. benlængde), er de vigtigste faktorer for springafstand og højde. Som et resultat har mange springende dyr lange ben og muskler, der er optimeret til maksimal kraft i henhold til forholdet mellem styrke og hastighed mellem muskler. Den maksimale effekt af muskler er dog begrænset. For at omgå denne begrænsning strækker mange hoppearter langsomt elastiske elementer, såsom sener eller apodemer, for at gemme arbejde som belastningsenergi. Sådanne elastiske elementer kan frigive energi med en meget højere hastighed (højere effekt) end ækvivalent muskelmasse, hvilket øger lanceringsenergien til niveauer ud over hvad muskler alene er i stand til.

En jumper kan være enten stationær eller bevæger sig når indlede et spring. I et spring fra stationært (dvs. et stående spring) udføres alt det arbejde, der kræves for at fremskynde kroppen gennem lanceringen i en enkelt bevægelse. I et bevægeligt spring eller løbsspring introducerer jumperen yderligere lodret hastighed ved lanceringen, mens den bevarer så meget vandret momentum som muligt. I modsætning til stationære spring, hvor springerens kinetiske energi ved lanceringen udelukkende skyldes springbevægelsen, har bevægelige spring en højere energi, der skyldes optagelsen af ​​den vandrette hastighed forud for springet. Derfor er jumpere i stand til at springe større afstande når du starter fra et løb.

Du bad om det.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *