Wat zijn de onderliggende fysica achter het springen?


Beste antwoord

Bij elk springen wordt kracht uitgeoefend tegen een ondergrond, die op zijn beurt een reactiekracht genereert die voortstuwt de jumper weg van het substraat. Elke vaste stof of vloeistof die een tegengestelde kracht kan produceren, kan als substraat dienen, inclusief grond of water. Voorbeelden hiervan zijn onder meer dolfijnen die reizende sprongen maken en Indiase skitterkikkers die staande sprongen maken vanuit het water.

Springende organismen zijn zelden onderhevig aan aanzienlijke aërodynamische krachten en als gevolg daarvan worden hun sprongen beheerst door de fysieke basis. wetten van ballistische trajecten. Bijgevolg, terwijl een vogel in de lucht kan springen om de vlucht te starten, wordt geen enkele beweging die hij uitvoert als hij eenmaal in de lucht is, beschouwd als springen, aangezien de aanvankelijke sprongomstandigheden zijn vliegroute niet langer dicteren.

Na het moment van lancering (dwz , aanvankelijk verlies van contact met het substraat), zal een springer een parabolisch pad doorlopen. De lanceerhoek en initiële lanceersnelheid bepalen de reisafstand, duur en hoogte van de sprong. De maximaal mogelijke horizontale reisafstand vindt plaats bij een lanceerhoek van 45 graden, maar elke lanceerhoek tussen 35 en 55 graden resulteert in negentig procent van de maximaal mogelijke afstand.

Spieren (of andere actuatoren in niet- levende systemen) doen fysiek werk, waarbij ze kinetische energie aan het lichaam van de springer toevoegen tijdens de voortstuwende fase van een sprong. Dit resulteert in een kinetische energie bij de lancering die evenredig is met het kwadraat van de snelheid van de springer. Hoe meer de spieren werken, hoe groter de lanceersnelheid en dus hoe groter de versnelling en hoe korter het tijdsinterval van de sprong. voortstuwende fase.

Mechanisch vermogen (werk per tijdseenheid) en de afstand waarover dat vermogen wordt uitgeoefend (bijv. beenlengte) zijn de belangrijkste determinanten van sprongafstand en hoogte. Als gevolg hiervan hebben veel springende dieren lange benen en spieren die zijn geoptimaliseerd voor maximale kracht volgens de kracht-snelheidsrelatie van spieren. Het maximale vermogen van spieren is echter beperkt. Om deze beperking te omzeilen, rekken veel springsoorten elastische elementen, zoals pezen of apodemen, langzaam voor om werk op te slaan als spanningsenergie. Zulke elastische elementen kunnen energie met een veel hogere snelheid (hoger vermogen) afgeven dan gelijkwaardige spiermassa, waardoor de lanceringsenergie toeneemt tot niveaus die hoger zijn dan waartoe spieren alleen in staat zijn.

Een springer kan stationair zijn of bewegen wanneer het initiëren van een sprong. Bij een sprong vanuit stilstand (d.w.z. een staande sprong), wordt al het werk dat nodig is om het lichaam door de lancering te versnellen in een enkele beweging gedaan. Bij een bewegende sprong of rennende sprong introduceert de springer extra verticale snelheid bij de lancering, terwijl zoveel mogelijk horizontaal momentum behouden blijft. In tegenstelling tot stationaire sprongen, waarbij de kinetische energie van de springer bij de lancering uitsluitend het gevolg is van de sprongbeweging, hebben bewegende sprongen een hogere energie die het resultaat is van de opname van de horizontale snelheid voorafgaand aan de sprong. Bijgevolg kunnen springers grotere afstanden springen. bij het starten van een run.

Je hebt erom gevraagd.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *