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Beim Springen wird eine Kraft auf ein Substrat ausgeübt, die wiederum eine reaktive Kraft erzeugt, die sich antreibt den Jumper vom Untergrund weg. Jeder Feststoff oder jede Flüssigkeit, die eine Gegenkraft erzeugen kann, kann als Substrat dienen, einschließlich Boden oder Wasser. Beispiele für letztere sind Delfine, die Reisesprünge ausführen, und indische Skitterfrösche, die Stehsprünge aus dem Wasser ausführen.
Springende Organismen sind selten signifikanten aerodynamischen Kräften ausgesetzt, und infolgedessen werden ihre Sprünge von der Grundphysik bestimmt Gesetze der ballistischen Flugbahnen. Während ein Vogel in die Luft springen kann, um den Flug einzuleiten, wird folglich keine Bewegung, die er in der Luft ausführt, als Springen betrachtet, da die anfänglichen Sprungbedingungen seine Flugbahn nicht mehr bestimmen.
Nach dem Moment des Starts (dh (anfänglicher Kontaktverlust mit dem Substrat), ein Jumper durchquert einen parabolischen Pfad. Der Startwinkel und die anfängliche Startgeschwindigkeit bestimmen die Fahrstrecke, Dauer und Höhe des Sprungs. Die maximal mögliche horizontale Verfahrstrecke tritt bei einem Startwinkel von 45 Grad auf, aber jeder Startwinkel zwischen 35 und 55 Grad führt zu neunzig Prozent der maximal möglichen Entfernung.
Muskeln (oder andere Aktuatoren bei Nicht-) lebende Systeme) leisten körperliche Arbeit und fügen dem Körper des Springers im Verlauf der Antriebsphase eines Sprungs kinetische Energie hinzu. Dies führt zu einer kinetischen Energie beim Start, die proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit des Springers ist. Je mehr Arbeit die Muskeln leisten, desto größer ist die Startgeschwindigkeit und damit die Beschleunigung und desto kürzer ist das Zeitintervall der Sprünge Antriebsphase.
Mechanische Kraft (Arbeit pro Zeiteinheit) und die Entfernung, über die diese Kraft angewendet wird (z. B. Beinlänge), sind die Schlüsselfaktoren für Sprungentfernung und -höhe. Infolgedessen haben viele springende Tiere lange Beine und Muskeln, die für maximale Kraft entsprechend dem Kraft-Geschwindigkeits-Verhältnis der Muskeln optimiert sind. Die maximale Leistung der Muskeln ist jedoch begrenzt. Um diese Einschränkung zu umgehen, dehnen viele springende Arten elastische Elemente wie Sehnen oder Apodeme langsam vor, um Arbeit als Dehnungsenergie zu speichern. Solche elastischen Elemente können Energie mit einer viel höheren Geschwindigkeit (höhere Kraft) als äquivalente Muskelmasse freisetzen, wodurch die Startenergie auf ein Niveau erhöht wird, das über das hinausgeht, wozu Muskel allein in der Lage ist einen Sprung einleiten. Bei einem Sprung aus dem Stand (d. H. Einem stehenden Sprung) wird die gesamte Arbeit, die erforderlich ist, um den Körper durch den Start zu beschleunigen, in einer einzigen Bewegung ausgeführt. Bei einem Bewegungssprung oder Laufsprung führt der Jumper beim Start eine zusätzliche vertikale Geschwindigkeit ein, während so viel horizontaler Impuls wie möglich erhalten bleibt. Im Gegensatz zu stationären Sprüngen, bei denen die kinetische Energie des Springers beim Start ausschließlich auf die Sprungbewegung zurückzuführen ist, haben sich bewegende Sprünge eine höhere Energie, die sich aus der Einbeziehung der Horizontalgeschwindigkeit vor dem Sprung ergibt. Folglich können Springer größere Entfernungen springen Wenn Sie von einem Lauf ausgehen.
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