Vilken är den bakomliggande fysiken bakom hoppningen?


Bästa svaret

Allt hoppning innebär att man applicerar kraft mot ett substrat, vilket i sin tur genererar en reaktiv kraft som driver bygeln bort från underlaget. Vilken fast eller vätska som helst som kan producera en motsatt kraft kan tjäna som ett substrat, inklusive mark eller vatten. Exempel på de senare inkluderar delfiner som utför resande hopp och indiska skittergrodor som utför stående hopp från vatten.

Hoppande organismer utsätts sällan för betydande aerodynamiska krafter och som ett resultat styrs deras hopp av de grundläggande fysiska ballistiska banor. Följaktligen, även om en fågel kan hoppa upp i luften för att starta flygning, anses ingen rörelse som den utför när luftburna hoppar, eftersom de initiala hoppförhållandena inte längre dikterar dess flygväg.

Efter lanseringen (dvs. , initial förlust av kontakt med substratet), kommer en bygel att korsa en parabolisk väg. Startvinkeln och starthastigheten bestämmer körsträckan, varaktigheten och höjden på hoppet. Det maximala möjliga horisontella färdavståndet inträffar vid en startvinkel på 45 grader, men vilken startvinkel som helst mellan 35 och 55 grader kommer att resultera i nittio procent av det maximala möjliga avståndet.

Muskler (eller andra ställdon i icke- levande system) gör fysiskt arbete och tillför kinetisk energi till bygelns kropp under en hopps framdrivningsfas. Detta resulterar i en kinetisk energi vid start som är proportionell mot kvadraten på bygelns hastighet. Ju mer arbete musklerna gör desto större starthastighet och därmed desto större acceleration och desto kortare tidsintervall för hoppet. framdrivningsfas.

Mekanisk kraft (arbete per tidsenhet) och avståndet över vilken kraften appliceras (t.ex. benlängd) är de viktigaste faktorerna för hoppavstånd och höjd. Som ett resultat har många hoppande djur långa ben och muskler som är optimerade för maximal kraft enligt muskelförhållandet mellan kraft och hastighet. Musklernas maximala effekt är dock begränsad. För att kringgå denna begränsning sträcker många hoppande arter långsamt elastiska element, såsom senor eller apodemer, för att lagra arbete som töjningsenergi. Sådana elastiska element kan frigöra energi med en mycket högre hastighet (högre effekt) än motsvarande muskelmassa, vilket ökar lanseringsenergin till nivåer utöver vad muskler ensam kan.

En bygel kan vara antingen stationär eller rör sig när initiera ett hopp. I ett hopp från stillastående (dvs. ett stående hopp) görs allt arbete som krävs för att påskynda kroppen genom lanseringen i en enda rörelse. I ett rörligt hopp eller springhopp introducerar bygeln ytterligare vertikal hastighet vid lanseringen samtidigt som man behåller så mycket horisontell fart som möjligt. Till skillnad från stationära hopp, där bygelns kinetiska energi vid lanseringen enbart beror på hopprörelsen, har rörliga hopp en högre energi som härrör från införandet av den horisontella hastigheten före hoppet. Följaktligen kan hoppare hoppa större avstånd när du börjar från en körning.

Du bad om det.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *