Кошки и высота

Всем известно о двух необычных свойствах кошек — кошки могут остаться живыми при падении с большой высоты и при падении спиной вниз даже с маленькой высоты они умудряются встать на лапы.

Считается, что это возможно из-за своеобраз­ного строения кошачьего тела и особых, в некоторой степени магических свойств кошек. Но на самом деле все гораздо проще и прозаичнее — здесь в дело вмешиваются не столько биология и физиология, сколько физика.

Интересный факт — с увеличением высоты вероятность ги­бели кошки не повышается. На первый взгляд, это противоречит здравому смыслу. Но, с точки зрения науки, никакого противо­речия здесь нет, так должно быть. Однако рассказ о необычайной живучести кошек необходимо начать издалека.

Почему при падении с высоты люди и животные погибают? Это происходит из-за возникающих во время приземления пере­грузок (конечно, если разговор идет о падении на ровную по­верхность). Понять это легко — любое тело падает с некоторой скоростью, зависящей, главным образом, не от высоты, а от массы тела и площади его поверхности. При падении эта ско­рость практически мгновенно (за сотые и тысячные доли секун­ды) снижается до нуля, а изменение скорости — это ускорение (и нет разницы в том, что в нашем случае происходит замедле­ние, дела это совершенно не меняет).

Чем больше ускорение, с которым движется тело, тем боль­шим нагрузкам оно подвергается. Обычно ускорение сравнивают с привычным нам ускорением свободного падения g = 9,8 м/с². При увеличении ускорения увеличивается и вес тела: при ускоре­нии 20 м/с² вес увеличивается вдвое, при 30 м/с² — втрое и т. д. При соприкосновении с Землей тела разной массы могут ис­пытывать многократные перегрузки, превышающие ускорение свободного паления в десятки, а то и стони раз!

Из-за этих перегрузок тело раздавливается под собственным весом, даже несмотря на то, что действие перегрузок длится счи­танные доли секунды, то есть опасным является не само падение, а момент приземления. Именно это обстоятельство «учтено» кошками, о чем несколько позже.

Но вот что интересно — все тела (а также кошка или человек) движутся в воздухе вовсе без ускорения. Да, в самые первые мо­менты падения тело разгоняется, но потом ускорение свободного падения уравновешивается сопротивлением воздуха, поэтому большую часть пути скорость полета остается равномерной. Существует такое понятие, как предельная скорость падения, которая остается одинаковой для всех тел равной массы и пло­щади поперечного сечения. Для кошек, например, эта скорость близка к 100 км/ч, а для человека — 190-200 км/ч.

Итак, максимальная скорость, которую может набрать кош­ка во время падения, не превышает 100 км/ч. Это достаточно много, однако тело кошки имеет некоторые особенности, по­зволяющие свести к минимуму повреждения при падении (здесь утверждение, вынесенное в заголовок, правдоподобно).

Самый простой способ снижения вреда от падения — уве­личить время между моментом первого соприкосновения тела с землей и моментом его полной остановки, то есть необходимо сделать так, чтобы скорость падала до нуля не за сотые доли се­кунды, а за гораздо большее время — в этом случае ускорение, а значит, и перегрузки будут гораздо меньшими.

Это возможно при увеличении пути торможения. Например, каскадеры падают на особым образом уложенные коробки или специальные надувные конструкции. Торможение тела проис­ходит не за несколько миллиметров, как это бывает при призем­лении на асфальт, аза 1-2 и более метров, поэтому возникающие перегрузки уже не наносят вреда здоровью. У кошек нет таких подстилок — они пользуются своими лапами.

Да, кошки обладают способностью всегда падать лапами вниз. Переворот осуществляется благодаря закручиванию внутренних органов, вследствие чего тело выгибается в противоположном направлении. А при приземлении лапы действуют как амортиза­торы — они удлиняют путь, на котором скорость падает до нуля, тем самым снижая перегрузки и сводя к минимуму повреждения.

Ко всему прочему, кошки падают на землю со скоростью меньшей, чем 100 км/ч: во время полета они расставляют лапы как можно шире, тем самым увеличивая площадь своего по­перечного сечения. Проще говоря, тело животного начинает ра­ботать как парашют, повышая сопротивление и снижая скорость.

Поэтому живучесть кошек, выпадающих с высоких этажей, объ­ясняется как некоторыми особенностями строения их тела, так и совершенно не зависящими от самих животных обстоятельствами. Здесь главную роль играют законы механики и аэродинамики.