科学家解决了蝙蝠如何颠倒的怪异物理学

经过:Karen Kirkpatrick

研究人员使用了颠倒着陆的蝙蝠的慢动作视频来分析操纵的物理。图片:Jerry Young/Getty Images;视频:国家地理“width=
研究人员使用了颠倒着陆的蝙蝠的慢动作视频来分析操纵的物理。图片:Jerry Young/Getty Images;视频:国家地理

蝙蝠首先飞了头,腹部向下,翅膀伸向一侧,就像您可能的那样。那么,它们如何倒置,这需要马戏团传单的空中杂技席位?

在解决这个问题之前,我们首先需要看看为什么蝙蝠甚至要倒立地降落?没有其他飞行动物以这种方式降落。为什么不像鸟类那样扎着脚,脚踩在身体下方呢?

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简短的答案是因为如果蝙蝠直立,蝙蝠就不足以起飞。他们的翅膀没有产生足够的升力,腿太短,无法沿着地面奔跑,无法产生足够的速度,以使它们从头顶倒流的位置使它们进入空中。相反,他们高高地爬上坠入飞行。通过着陆并颠倒栖息,如果某件事威胁到他们的睡眠,他们就可以随时飞行。

这就是“原因”。当他们飞行不太快,无法倒挂时,他们如何进入这个位置?一切都与惯性有关。惯性涉及牛顿的第一项运动定律这说,除非外部力量对其作用,否则静止的尸体将保持静止状态,除非外部力量采取行动,否则运动中的身体将继续直线。这是惯性进来的地方。惯性与身体的质量成正比,这是身体所拥有的物质。质量越多,惯性越多。

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为了分析蝙蝠的飞行,研究人员绘制了骨头,关节和机翼膜,然后在超慢动作视频上跟踪了他们的运动。
布朗大学

但是,这与蝙蝠有何关系?他们没有太多的质量 - 它们很小。好吧,这就是事实:蝙蝠的翅膀相对于身体大小有很多质量。它们的翅膀已经演变成由坚固的骨头和肌肉组成的,因此比大多数飞行者的翅膀重,这表明可能很难离开地面 - 记住,他们落入飞行。但是,同样的质量是由外部力量(例如在运动中的翅膀上的小动作)上行动时,会重新定位蝙蝠,并使他或她颠倒过来。

布朗大学蝙蝠实验室的研究人员(或正式熟悉航空力学和进化形态实验室) 最近研究了蝙蝠着陆使用摄像头捕获蝙蝠的运动,并发现当它们靠近围栏的天花板时,他们将一个翅膀拉近靠近身体的翅膀,同时仍然完全伸出另一翼。这使得蝙蝠可以旋转到正确的位置,首先在天花板上降落脚。(想想一条腿在圆圈中游泳的鸭子,或一侧划船。)

如果您还没有,请观看上面的视频以了解更多信息。但是,正如研究人员所说的那样,蝙蝠并不是唯一表现出惯性重新定位的动物。

研究作者和原理研究员沙龙·斯瓦茨(Sharon Swartz)说:“这种操纵类似于猫以重新定位的猫的机制,但也用于许多其他动物。在攀爬和矫正期间稳定自己;狐猴在他们的大跳跃中使用这种机制。当体操运动员或跳板潜水员执行翻筋斗或扭曲时,或者花样滑冰运动员通过更改旋转速度来改变[胳膊或腿的位置。”

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