¿Cuáles son la física subyacente detrás del acto de saltar?


Mejor respuesta

Todo salto implica la aplicación de fuerza contra un sustrato, que a su vez genera una fuerza reactiva que impulsa el puente lejos del sustrato. Cualquier sólido o líquido capaz de producir una fuerza opuesta puede servir como sustrato, incluido el suelo o el agua. Ejemplos de estos últimos incluyen delfines que realizan saltos que viajan y ranas indias que saltan desde el agua.

Los organismos que saltan rara vez están sujetos a fuerzas aerodinámicas significativas y, como resultado, sus saltos están gobernados por la física básica. leyes de las trayectorias balísticas. En consecuencia, aunque un pájaro puede saltar en el aire para iniciar el vuelo, ningún movimiento que realice una vez en el aire se considera salto, ya que las condiciones iniciales del salto ya no dictan su trayectoria de vuelo.

Después del momento del lanzamiento (es decir, , pérdida inicial de contacto con el sustrato), un saltador atravesará una trayectoria parabólica. El ángulo de lanzamiento y la velocidad de lanzamiento inicial determinan la distancia de viaje, la duración y la altura del salto. La máxima distancia de desplazamiento horizontal posible ocurre en un ángulo de lanzamiento de 45 grados, pero cualquier ángulo de lanzamiento entre 35 y 55 grados resultará en el noventa por ciento de la distancia máxima posible.

Músculos (u otros actuadores en no- sistemas vivos) realizan un trabajo físico, agregando energía cinética al cuerpo del saltador durante el transcurso de la fase de propulsión del salto. Esto da como resultado una energía cinética en el lanzamiento que es proporcional al cuadrado de la velocidad del saltador. Cuanto más trabajo hacen los músculos, mayor es la velocidad de lanzamiento y, por lo tanto, mayor es la aceleración y menor es el intervalo de tiempo del salto. fase de propulsión.

La potencia mecánica (trabajo por unidad de tiempo) y la distancia sobre la que se aplica esa potencia (por ejemplo, la longitud de la pierna) son los determinantes clave de la distancia y la altura del salto. Como resultado, muchos animales saltarines tienen piernas largas y músculos optimizados para la máxima potencia de acuerdo con la relación fuerza-velocidad de los músculos. Sin embargo, la producción de potencia máxima de los músculos es limitada. Para sortear esta limitación, muchas especies saltarinas preestiran lentamente elementos elásticos, como tendones o apodemas, para almacenar el trabajo como energía de deformación. Dichos elementos elásticos pueden liberar energía a un ritmo mucho mayor (mayor potencia) que la masa muscular equivalente, aumentando así la energía de lanzamiento a niveles más allá de los que el músculo solo es capaz de hacer.

Un saltador puede estar parado o en movimiento cuando iniciando un salto. En un salto desde parado (es decir, un salto de pie), todo el trabajo necesario para acelerar el cuerpo durante el lanzamiento se realiza en un solo movimiento. En un salto en movimiento o en carrera, el saltador introduce una velocidad vertical adicional en el lanzamiento mientras conserva la mayor cantidad de impulso horizontal posible. A diferencia de los saltos estacionarios, en los que la energía cinética del saltador en el lanzamiento se debe únicamente al movimiento del salto, los saltos en movimiento tienen una energía más alta que resulta de la inclusión de la velocidad horizontal que precede al salto. En consecuencia, los saltadores pueden saltar distancias mayores. al comenzar desde una carrera.

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