Hva er den underliggende fysikken bak hoppingen?


Beste svaret

Alt hopping innebærer bruk av kraft mot et substrat, som igjen genererer en reaktiv kraft som driver frem hopperen vekk fra underlaget. Ethvert fast stoff eller væske som er i stand til å produsere en motstridende kraft, kan tjene som et substrat, inkludert grunn eller vann. Eksempler på sistnevnte inkluderer delfiner som utfører reisesprang, og indiske skitterfrosker som utfører stående hopp fra vann.

Hopporganismer er sjelden utsatt for betydelige aerodynamiske krefter, og som et resultat styres hoppene av de grunnleggende fysiske lover om ballistiske baner. Følgelig, selv om en fugl kan hoppe i luften for å starte fly, blir ingen bevegelse den utfører når luftbåren anses å hoppe, ettersom de innledende hoppforholdene ikke lenger tilsier flystien.

Etter lanseringstidspunktet (dvs. , første tap av kontakt med underlaget), vil en hopper krysse en parabolsk sti. Startvinkelen og starthastigheten bestemmer kjørelengden, varigheten og høyden på hoppet. Den maksimale mulige horisontale kjøreavstanden opptrer ved en startvinkel på 45 grader, men enhver lanseringsvinkel mellom 35 og 55 grader vil resultere i nitti prosent av den maksimale mulige avstanden.

Muskler (eller andre aktuatorer i ikke levende systemer) gjør fysisk arbeid, og tilfører kinetisk energi til hopperkroppen i løpet av et hoppets fremdrivningsfase. Dette resulterer i en kinetisk energi ved oppskyting som er proporsjonal med kvadratet til hopperens hastighet. Jo mer arbeid musklene gjør, jo større lanseringshastighet og dermed jo større akselerasjon og jo kortere tidsintervall for hoppet. fremdriftsfase.

Mekanisk kraft (arbeid per tidsenhet) og avstanden som kraften tilføres over (f.eks. benlengde) er de viktigste faktorene for hoppavstand og høyde. Som et resultat har mange hoppende dyr lange ben og muskler som er optimalisert for maksimal kraft i henhold til kraft-hastighetsforholdet til muskler. Den maksimale effekten av muskler er imidlertid begrenset. For å omgå denne begrensningen, strekker mange hoppearter sakte elastiske elementer, for eksempel sener eller apodemer, for å lagre arbeid som belastningsenergi. Slike elastiske elementer kan frigjøre energi med mye høyere hastighet (høyere effekt) enn tilsvarende muskelmasse, og dermed øke lanseringsenergien til nivåer utover hva muskelen alene er i stand til.

En hopper kan være enten stasjonær eller beveger seg når iverksette et hopp. I et hopp fra stillestående (dvs. et stående hopp) gjøres alt arbeidet som kreves for å akselerere kroppen gjennom lanseringen i en enkelt bevegelse. I et bevegelig hopp eller løpshopp introduserer genseren ekstra vertikal hastighet ved oppskyting mens den sparer så mye horisontal fart som mulig. I motsetning til stasjonære hopp, der hopperens kinetiske energi ved lansering utelukkende skyldes hoppbevegelsen, har bevegelige hopp en høyere energi som er resultatet av inkluderingen av den horisontale hastigheten før hoppet. Følgelig er hoppere i stand til å hoppe større avstander når du starter fra en løpetur.

Du ba om det.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *