igrek писал(а):
Я бы даже сказал, что вы отмылись от позора, если бы не это:
А_Ланов писал(а):
Следовательно, этой составляющей кинетической энергии заведомо не хватит, чтобы вновь поднять массу на прежнюю высоту.
Признав, что по крайней мере часть кинетической энергии должна уходить на подъём, Вы тем не менее не сказали: «Ой, да, я был неправ, энергетические затраты нельзя рассчитать, просто измеряя работу по перемещению центра тяжести».
«Ой, да, я был неправ, энергетические затраты нельзя рассчитать, просто измеряя работу по перемещению центра тяжести». Теперь совсем "отмылся"?
Тогда продолжим...
Хотя, это, вообще-то, само-собой - есть ещё масса трат энергии и на внутреннее трение, и пр. Но мы же рассматриваем принципиальную сторону, так? А принципиальная сторона продолжает оставаться прежней: при ходьбе часть энергии организма тратится сначала на поднятие центра массы, и потом - на рассеивание кинетической энергии от вертикальной скорости центра массы при его "спуске". И это та часть энергии движения, которая не рекуперируется, а уходит исключительно на приближение тепловой смерти Вселенной. Это тем нагляднее, что в дальнейшем - при отталкивании этой ногой от земли - нога опирается на носок, а не на пятку. А носок опускается снова вниз, но это делают уже икроножные мышцы, подтягивая пятку, а не накопленная кинетическая энергия массы. На гашение энергии работают одни мышцы, а на отталкивание - другие. И никакого перелива энергии между ними нет, даже если предположить, что передняя мышца её таки "накопила".
На предыдущем допросе я вам показал, что мышцы, гасящие радиальную скорость ноги (вдоль оси ноги), потом эту энергию никуда не рекуперируют - мышца работает против силы инерции ноги, и к моменту касания носком поверхности земли, эта скорость, а вместе с ней и кинетическая энергия от Vr, гасятся в ноль, уходя в атмосферу в виде тепла (а как ещё?). И ещё раз обращаю внимание, что при ходьбе нога ставится сначала на пятку, позволяя передней мышце лодыжек своим сопротивлением растяжению остановить ногу в продольном движении, а потом - на носок. В реальности это происходит на длине нескольких см - от момента касания пяткой до опускания носка. Зная массу и скорость движения и угол между ногой в крайнем положении и вертикалью, можно рассчитать работу, которую вынуждена совершить мышца - она же будет равна рассеянному теплу.
Теперь поговорим об упругости мышц, сухожилий и об их "способности" накапливать потенциальную "энергию упругости".
"Павлины, говоришь?..."
Игрек, сейчас я вас начну "убивать".
А попутно "убью" и вашего "афтаритета" Алекса Хатчинсона (Это ж надо сморозить такую глупость - "упругие связки"?! С другой стороны чего от него ждать? Он же не инженер.) Но вы не бойтесь, я не злопамятный - отомщу и забуду!
Говоря о мышце как об упругом элементе, вы заблуждаетесь - мышца сама по себе не упругая, её "упругость" не физическая, а кажущаяся. По сути, мышца лишь эмулирует упругость. Это давно знают разработчики всяко-разных шагающих человеко-роботов и прочих механических мулов. На предлагаемом ниже рисунке я набросал простейшую схему гидравлического аналога мышцы:
Управляя производительностью насоса и гидравлическим сопротивлением дросселя, можно задать любой, наперёд заданный, закон движения поршня. Например, изобразить вертикальные колебания "груза на пружине". Можно по датчику перемещения задать закон неподвижности поршня вне зависимости от приложенной внешней силы. Можно, также, произвести настоящие "упругие" прыжки на месте якобы "под действием пружины, спрятанной в цилиндре". В рамках предельных расходных характеристик насоса и максимальной пропускной способности дросселя "можно всё".
Пусть задан закон постоянства давления в цилиндре. Если внешняя сила превысит его, то поршень начнёт двигаться вниз. При этом работа внешней силы против давления рассеится в виде тепла, нагревая сначала жидкость при прохождении её через дроссель, а потом уйдёт во Вселенную (я забыл там радиатор нарисовать). Если потом внешнюю силу снять, давление начнёт двигать поршень вверх. А если давлением управлять, повышая его пропорционально перемещению вниз, и наоборот, уменьшая при перемещении вверх, то получим полный аналог пружины. Но жидкость через дроссель всё равно будет проходить и там нагреваться. "Пружина" пружиной, но "деньги вперёд" - энергетические затраты таки будут. Хотя чисто внешне - всё чинно и вполне "физично".
Теперь об упругости сухожилий...
Игрек, а вы кто по образованию? Я, несмотря на то, что предприниматель, в глубине души (где-то очень глубоко) гордо несу звание инженера-механика. Термех и сопромат в своё время были вбиты в мою инженерную суть грубо и бесцеремонно. до сих пор помню, что одно из требований к системе управления самолётом - отсутствие запаздываний управляющих воздействий. А для этого все механические тяги, их сочленения, качалки и их крепление к "массе" - всё должно обладать предельно возможной жёсткостью. Представьте, вы тянете штурвал на себя, а руль высоты "думает" - ждёт, когда упругие деформации "резиновой" системы управления до него, наконец, докатятся. Или более близкий теме пример - пианист с "резиновыми" сухожилиями. Полагаю, не надо объяснять, почему такое невозможно - или "не резиновые", или "не пианист".
Подумайте, почему лучники раньше использовали жилы животных - из-за их высокой прочности и высоченного модуля упругости. Даже приложение разрушающей нагрузки вызывает у них незначительное - 1...2% растяжение. Всё это жизненно необходимо, иначе о точности и своевременности движений тела можно забыть.
Теперь об "афтаритете".
Если, как он говорит, ахилесово сухожилие способно работать как пружина, накапливая до половины механической энергии, то можно прикинуть, какие при этом будут у него "упругие деформации". "Впрочем, я сам посчитаю - раз и всё" (М.Горбачёв). Если дела обстоят именно так, как говорит этот "тренер", то ахилесово сухожилие должно растягиваться на половину хода пятки относительно носка. Если вы прыгаете, отрывая носки от пола после того, как пятки поднимутся сантиметров на 10, то с учётом правила рычага - от крепления ахилесова сухожилия до оси вращения (голеностопного сустава), и от сустава до подушек пальцев (1:2...2,5), то это будет примерно 2,5 см - половина хода пятки. Оставшиеся 2,5 см должна обеспечить мышца.
ДВА С ПОЛОВИНОЙ САНТИМЕТРА!!! растяжения сухожилия !!!!!!!!!!!!!!!
Игрек, не ходите к хирургам - убьют.
Но это ещё не всё-ё-ё...
Теперь представим, как вы.... нет, пусть это будет кто-нибудь другой - отталкивается от пола с такими "пружинными" сухожилиями.
Вот он решил оттолкнуться и взмыть, так сказать, ввысь...
Отталкивается, мышцы сокращаются.... а ничего пока не происходит
Это потому, что все икроножные усилия уходят сначала на растяжение сухожилия - на запасение, мля, "упругой энергии". И только когда они растянутся до такой деформации, при которой согласно закону Гука их упругое сопротивление станет равным массе тела, пятки начнут, наконец, отрываться от земли.
Ура, товарищи!!
Но и это ещё не всё!
Поскольку длина сокращения мышц, как известно, конечна, то при таких "упругих" сухожилиях мышца не сможет развить максимального усилия - дальше сокращаться уже некуда, а половина усилия ушла на упругую деформацию сухожилия. (Штангисты - до свидания!)
Ладно. Дальше издеваться не буду. Замечу лишь, что в той же ссылке ниже написано:
"Джаред Флетчер и его научный руководитель Брайан Макинтош из университета Калгари использовали альтернативный способ «снизу-вверх», чтобы вычислить запасаемую в ахилловых сухожилиях энергию, вычисления их упругих свойств в группе бегунов и расчета удельной энергии на каждое сухожильное волокно. Они нашли, что ахиллы запасают всего 2% энергии от необходимой для каждого шага."Вот это больше похоже на правду.
.........
Что касается всяких "покачиваний бёдрами" (судя по длинным волосам, я так понимаю, на анимации изображена женщина
. А Грибник - привереда. Почему? Потому что - "зажрались"), то в этом нет ничего удивительного - при движении посредством ног (как я убедительно показал постом выше
) надо, чтобы амплитуда перемещений центра тяжести организма "вверх-вниз" была как можно меньше - потому, что именно эти колебания потенциальной энергии приближают тепловую смерть Вселенной и при этом совершенно не способствуют КПД движения. Вот организм и ухищряется - и бёдрами виляет, и ноги сгибает, и ещё много чего другого делает (например, работой позвоночника).
По той же причине - уменьшить потери на бесполезные колебания высоты ЦТ над уровнем моря - бегущие галопом животные покачиваются "по тангажу", с задних ног на передние (лапы). Таким образом они максимально стремятся сохранить положение ЦТ неизменным.
Но полностью этого избежать нельзя по причине неизбежного "проседания" при гашении продольной скорости Vr.
Что у нас получается в сухом остатке:
1. Инерции движения при беге и ходьбе ногами не хватает - её надо поддерживать тратами энергии, которые тем выше, чем шире шаг. При угле между передней и задней ногами 90 град. и больше, на прямых ногах ходить нельзя принципиально - требуется уже и коленный сустав.
2. Мышечная система не относится к классу упругих физических объектов, поэтому:
3. При ходьбе и беге запасения и рекуперации механической энергии нет - 1...2% упругости сухожилий не в счёт.
4. Затраты энергии при ходьбе и беге связаны с постоянным - при каждом шаге - добавлением поступательной кинетической энергии, и рассеиванием в атмосферу нисходящей кинетической энергии. Плюс, затраты на внутреннее трение и ускорение-замедление отдельных частей тела.
5. Механика движения позволяет вычислить энергетические затраты не через измерение и интегрирование мышечных усилий, а через измерение перемещений и интегрирование ускорений отдельных точек организма при известном распределении масс. А это таки позволяет сравнить расчётные данные с фактическим "похуданием" организма в процессе столь неэффективного способа передвижения.
Вроде всё... Использовал только специальные знания, о "потусторонних силах" ничего.