ジャンプする行為の背後にある基礎となる物理学は何ですか?


ベストアンサー

すべてのジャンプは、基板に対して力を加えることを含み、それが次に推進する反力を生成します基板から離れたジャンパー。反対の力を生み出すことができる任意の固体または液体は、地面または水を含めて、基質として機能することができます。後者の例としては、イルカが移動ジャンプを実行したり、インドのスキッターカエルが水から立ってジャンプを実行したりします。

ジャンプする生物が大きな空気力を受けることはめったになく、その結果、ジャンプは基本的な物理的力によって支配されます。弾道の法則。その結果、鳥は空中に飛び込んで飛行を開始できますが、最初のジャンプ条件では飛行経路が決定されなくなるため、空中に浮かんでいると鳥が実行する動きはジャンプとは見なされません。

発射の瞬間の後(つまり、 、基板との最初の接触の喪失)、ジャンパーは放物線軌道を横断します。発射角度と初期発射速度によって、ジャンプの移動距離、持続時間、高さが決まります。可能な最大水平移動距離は、45度の発射角度で発生しますが、35〜55度の発射角度では、可能な最大距離の90%になります。

筋肉(または非生体システム)は物理的な仕事をし、ジャンプの推進段階の過程でジャンパーの体に運動エネルギーを追加します。これにより、発射時の運動エネルギーはジャンパーの速度の2乗に比例します。筋肉の仕事が多いほど、発射速度が大きくなり、加速が大きくなり、ジャンプの時間間隔が短くなります。推進段階。

機械的動力(単位時間あたりの仕事)とその動力が適用される距離(たとえば、脚の長さ)は、ジャンプ距離と高さの重要な決定要因です。その結果、多くのジャンプする動物は、筋肉の力と速度の関係に従って最大の力に最適化された長い脚と筋肉を持っています。ただし、筋肉の最大出力は制限されています。この制限を回避するために、多くのジャンプ種は、腱やアポデムなどの弾性要素をゆっくりと事前に伸ばして、ひずみエネルギーとして作業を保存します。このような弾性要素は、同等の筋肉量よりもはるかに高い速度(高出力)でエネルギーを放出できるため、発射エネルギーが筋肉だけで可能なレベルを超えて増加します。

ジャンパーは、静止している場合と移動している場合があります。ジャンプを開始します。静止状態からのジャンプ(つまり、立ちジャンプ)では、発射によって体を加速するために必要なすべての作業が1回の動きで行われます。移動ジャンプまたはランニングジャンプでは、ジャンパーは、可能な限り多くの水平運動量を維持しながら、発射時に追加の垂直速度を導入します。発射時のジャンパーの運動エネルギーがジャンプの動きのみに起因する静止ジャンプとは異なり、移動ジャンプは、ジャンプの前に水平速度が含まれるため、エネルギーが高くなります。その結果、ジャンパーはより長い距離をジャンプできます。実行から開始するとき。

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