Главная » ОТДЫХ » ЗДОРОВЬЕ » Кто на свете всех быстрее бегает, плавает и дальше прыгает?

Кто на свете всех быстрее бегает, плавает и дальше прыгает?

Сумеет ли человек обогнать гепарда? Как известно, гепард – самое быстрое животное (из класса млекопитающих). Он может бежать наперегонки с обычным, не гоночным автомобилем, а на коротких дистанциях даже обогнать его.

Кто на свете всех быстрее бегает, плавает и дальше прыгает

 

Самым медленным из того же класса считается трехпалый ленивец, живущий в джунглях Южной Америки. Если скорость гепарда достигает 110 километров в час, то ленивец, в полном соответствии с названием, не позволяет себе «разогнаться» быстрее двух метров в минуту – то есть 120 метров в час.

Человеку на «своих двоих» не угнаться за гепардом; ленивца же он оставит далеко позади. Что же является у млекопитающих определяющим фактором скорости передвижения?

Кому это нужно

Может показаться, что ответ на этот вопрос не имеет практического значения. Однако это не совсем так. Точнее, совсем не так.

Понять, от чего зависит скорость животного (мы с вами ведь тоже в определенном смысле животные), важно, к примеру, для тех, кто занимается теорией эволюции, для экологов, биоинженеров и робототехников.

Очень хотелось бы знать, может ли человек, совершенствуя свое тело спортивными занятиями и психологической подготовкой, хотя бы в принципе приблизиться к скорости гепарда. Или Усэйн Болт, восьмикратный олимпийский чемпион, пробежавший стометровку за 9,58 секунды, навсегда останется самым быстрым человеком на планете?

Усэйн Болт

Усэйн Болт установил мировой рекорд в беге на 200 м – 19,19 сек. (2009 г.). Американский спринтер Ноа Лайлс в 2020-м пробежал такую же дистанцию за 18,90 сек., но из-за ошибки судей этот результат не был засчитан.

А ведь рекорд скорости, достигнутый Болтом на короткой дистанции (34,5 км/ч), – это в три раза меньше скорости гепарда на достаточно длинной дистанции.

Да что гепард – это даже меньше скорости, которую способна набрать обычная домашняя кошка (до 50 км/ч)!

Экологи интересуются тем, как максимальная скорость животных влияет на размер популяции, динамику развития вида и выбор подходящей среды обитания.

Биоинженеры изучают «скоростные характеристики» для создания более совершенных протезов. Робототехники также хотят больше «взять от природы» при конструировании двуногих шагающих роботов.

Биология или физика?

Отвечая на запросы практиков, ученые провели целый ряд исследований и предложили ряд теорий, которые, однако, по большей части не выдержали испытания временем. Самая многообещающая из таких теорий была связана с мышцами и биологическими процессами, происходящими в мышечных волокнах.

Кто на свете всех быстрее бегает

Но вскоре выяснилось, что основные .положения этой теории сами себе противоречат. С одной стороны, тезис «чем больше мышц – тем выше скорость» кажется убедительным; более сильное животное должно перемещаться быстрее. Но в природе это не всегда так. Слон сильнее антилопы, но никогда не догонит ее.

 

В мышечных волокнах накапливается энергия, которую дают поглощаемые животным питательные вещества. Эта энергия тратится при беге, но у крупных животных она заканчивается быстрее, чем у мелких – так называемое «мышечное утомление». Из-за мышечного утомления (в рамках данной теории) мелкие животные должны бегать быстрее, чем крупные.

Кто на свете всех быстрее бегает

Что опять-таки не всегда соответствует действительности.

Тщательно изучив материалы преды­дущих исследований, группа биологов из Штутгартского университета (Германия) приняла неожиданное решение: изучить бег животных не с позиции их биологии и физиологии, а с позиции физики.

Руководитель группы Михаэль Гюнтер заявил, что в их компьютерной модели движения животных используются «только принципы классической физики».

В модель заложено более 40 различных параметров, относящихся к строению и форме тела, движению конечностей при беге и силам, действующим в это время на тело. Действительно, только физика, только графики и формулы…

Такой нетрадиционный для биологии подход уже дал свои результаты, которыми ученые поделились на страницах Journal of Theoretical Biology в августе 2021 года.

Во всем виноват воздух

Почему гоночные машины всегда такие приземистые? Ответ на этот вопрос знает каждый: чтобы уменьшить сопротивление воздуха. Именно сила трения о воздух мешает обычным автомобилям разогнаться до слишком больших скоростей; гоночная же машина с таким же по мощности мотором может выжать 320 км/ч и даже больше. А все потому, что «подставляет» воздуху меньшую площадь и имеет более обтекаемую форму.

Сопротивление воздуха – одна из главных причин того, что человек, двигающийся вертикально, уступает равному по силе четвероногому, движущемуся ближе к земле.

Ограничивает скорость и сила инерции, то есть сопротивление самого тела при переходе из состояния покоя в состояние движения. Чем сильнее инерция, тем больше времени проходит оттого момента, когда ступня стоит на земле, до момента, когда ступня от нее полностью отрывается. Поэтому сила инерции должна ограничивать скорость более крупных животных.

Компьютерное моделирование позволило рассчитать оптимальное значение массы тела четвероногого для преодоления сопротивления воздуха и силы инерции – 50 кг. Именно столько и весят в среднем самые быстрые из млекопитающих – гепарды и вилорогие антилопы.

Имеет большое значение также длина ног (что неудивительно): более длинные ноги позволяют толкать тело вперед на большие расстояния.

Гюнтер и его сотрудники считают, что они создали всеобъемлющую модель движения животных, в которую в дальнейшем нужно будет лишь вносить новые, откорректированные параметры. Чтобы получить эти параметры, хорошо было бы наблюдать за животными в их естественной среде обитания. С помощью длительных высококачественных видеозаписей, а еще лучше – путем вживления в мышечную ткань животных разнообразных сенсорных датчиков. Последнее, впрочем, по мнению Гюнтера, влечет за собой множество проблем – как чисто технических, так и этического порядка.

Ученые исключили также определяющую роль «мышечного утомления». Как показало моделирование, любое животное способно разогнаться до 90 процентов от своего «скоростного максимума», определяемого физическими факторами, прежде чем у него закончится мышечная энергия.

Дали они и ответ на вопрос, с которого начинается данная статья. Человек никогда не сможет обогнать гепарда. По крайней мере, в своем нынешнем физическом облике.

Человек ходит и бегает в вертикальном положении; его позвоночник гораздо менее гибок (хотя и значительно более крепок), чем у четвероногих – так уж распорядилась эволюция, которой равновесие и устойчивость человека показались более важными, чем его скорость.

Самые уникальные спортивные достижения

И сила тяжести, и сопротивление воздуха, и сила инерции, и даже способ соприкосновения ступни с землей – все это мешает человеку обогнать даже обычную кошку.

Биомеханика бега человека, также заложенная в программу Гюнтера, показывает, что скоростной рекорд Болта близок к пределу человеческих возможностей. Если и удастся его превысить, то лишь на несколько сотых долей секунды.

Но, может быть, в этом программа ошибается.

 

 

 

Оставить комментарий

error: Content is protected !!