igrek писал(а):
А_Ланов писал(а):
В ноуте он перевёл так: "Эти замечательные подвиги, скорее всего, связаны с хранением и восстановлением упругой энергии большими пружинными сухожилиями в задних лапах Wallaby
Не то смотрите.
Как же не то? Та же статья, предложением выше, английским по белому написано:
"These remarkable feats are likely due to the storage and recovery of elastic energy by the large springy tendons in the wallaby’s hind legs."
Обратите внимание на слово " likely" - оно переводится именно как "скорее всего", "вероятно", "возможно" и т.п. А если повествование начинается с подобных слов, значит речь идёт о предположении. Поэтому то, что вы привели есть, скажем так, рабочая гипотеза. От себя добавлю - которую писали учОные, не знающие физики. Извините, Игрек, но вы им тоже уподобляетесь.
Цитата:
Вы всё никак понять не можете, или не слышите. Здесь нарисовано медленное движение с большой нагрузкой. При быстром движении мышца сокращается с малой нагрузкой, и сухожилие почти не сокращается, а сильно растягивается оно только при противодействии мышечному усилию, поэтому Ваша картинка не к месту.
Всё наоборот - это я до вас достучаться не могу. Для ваших эластичных сухожилий существует только закон Гука, и в нём нет ни "быстро", ни "медленно", ни "сильно", ни "слабо". А есть только коэффициент упругости и деформация (в квадрате). И Он будет проявляться всегда и одинаково при любом усилии - слабом или сильном, быстром или медленном, внешнем или внутреннем (от мышцы). А ваш "эластичный кенгуру" будет хреновым прыгуном - эластичные жилы будут ему мешать прыгать также, как плохому танцору "дальше сами знаете".
Смотрите, что происходит в процессе подпрыгивания при наличии эластичности в связках. Пусть мышца сокращается почти мгновенно, совершая работу против сил упругости сухожилия, быстро приводя его в предельно растянутое состояние. В сухожилии при этом запасается энергия упругости, равная совершённой мышцей работе, которая в случае эластичного сухожилия равна лишь половине того, что в принципе может совершить мышца при наличии жёсткого сухожилия.
В последнем случае усилию мышцы сразу возникает противодействие по 3-му закону Ньютона, и потому работа мышцы равна:
A(жёст.) = Fmax*h (h - сокращение мышц = эластичное растяжение связок)
В случае эластичных связок сила будет нарастать постепенно пропорционально растяжению в соответствии с законом Гука - от 0 до Fmax. Совершённая работа при этом будет равна:
A(эласт.) = h(Fmax - 0)/2 = hFmax/2
- то есть, лишь половине возможного максимального значения.
Возникшая сила упругости начинает распрямлять конечности, поднимая и ускоряя центр массы кенгуру. При этом по мере распрямления конечностей сила упругости падает от максимально-возможного значения до нуля.
Для линейно уменьшающейся силы формула примет вид: А = h(Fmax-Fmin)/2 = {Fmax=F; Fmin=0}= Fh/2.
Как видно из формулы, сухожилие совершит ровно такую же работу, какую над ним совершили до этого мышцы.
Таким образом, эластичные сухожилия не дают мышце совершить максимально-возможную работу, что сказывается и на высоте и дальности прыжка - они сокращается ровно вдвое.
Точно такая же картина, но в обратном порядке произойдёт и при приземлении. В случае эластичных сухожилий они запасут ровно ту энергию, которую до этого сообщили центру массы кенгуру, что потом позволит вновь поднять его в воздух, позволяя прыгать ему и дальше (теоретически бесконечно), как мячику, запасая и отдавая энергию. Всё, что для этого надо, это всё время держать мышцы в предельном напряжении, иначе они отпустят сухожилия, и те потеряют возможность демонстрировать упругость.
В случае жестких сухожилий, работа мышц будет в два раза большей, что сделает такого кенгуру в два раза более быстрым и "дальнем" как по высоте, так и по дальности прыжка. Такой кенгуру, конечно, не сможет прыгать как мячик, один лишь раз оттолкнувшись. Каждый раз при прыжке и приземлении его мышцы будут совершать работу против сил инерции - сначала при разгоне, потом при торможении. Казалось бы, такой способ энергетически менее эффективен, чем для случая эластичных сухожилий. Однако это только на первый взгляд. В реальности энергетической разницы между обоими случаями нет потому, что "прыгать как мячик" энергетически стоит столько же:
Пусть "жёсткий кенгуру" умерил пыл вполовину, и сравнялся по скорости и высоте прыжков с "эластичным", каждый раз дважды совершая работу A = Fh/2 - сначала на разгон, потом на торможение.
Итого A = Fh за один прыжок."Эластичный" его собрат работы мышцами "как бы" не совершает - мышцы у него застыли в статике в предельно-сжатом состоянии в режиме регулирования усилия, равного и противоположного силе упругости сухожилия, меняемого пропорционально растяжению. Однако мышца, как известно, потребляет энергию в статике так же, как и в динамике, и это потребление пропорционально развиваемому усилию и времени. Усилие в "эластичном" случае меняется сначала от нуля до максимума, потом от максимума до нуля. В среднем имеем F/2 для прыжка и ещё столько же для приземления.
Итого имеем те же A = Fh за один прыжок.Получается, что у "эластичного кенгуру" затраты энергии оказываются ровно такими же, как и у кенгуру "жесткого". А
физические возможности - в два раза меньшими.
Таким образом, эластичные сухожилия ничего не дают в плане энергетики и экономики, но однозначно ухудшают физические возможности. В природе при равной выносливости выиграет более быстрый. А в боксе "эластичный" даже ударить не успеет.
А то, что вы имеете ввиду, говоря про медленные и быстрые движения, влияет лишь на степень вовлечения сил упругости в выполняемой механической работе. Чем меньше усилия, тем меньше растягиваются сухожилия, и тем меньше их вклад в энергетику, потому что тем меньше они запасают энергии. В этом случае механика эластичных сухожилий уравнивается с механикой жёстких тем сильнее, чем меньше усилия. В этом плане разницы между одним и другим вариантами нет, включая и отсутствие возможности запасания энергии. В случае же резких движений с большими усилиями (разгон гепарда, прыжок кенгуру "во спасение" от хищника), эластичная конструкция однозначно проигрывает, не давая при этом никакого выигрыша в энергетике.
Таким образом, эластичность сухожилий свойство совершенно бесполезное в энергетике и вредное в динамике. Потому его в природе и нет.
Почти.
Есть исключения.
Но только там, где требуется развить мощность, превосходящую возможности мышечного белка. Есть один рачок, который мышцами «взводит» специальный механизм, развивающий за счёт сил упругости такую скорость, что возникает взрывная кавитация, разрушающая панцири моллюсков. Но к рекуперации этот механизм отношения не имеет.