malchish.org

Я говорил о средней плотности Земли, а не о гравитационной постоянной. Впрочем, и приведённые Вами значения попадают в диапазон точности в один процент. И в любом случае Кавендиш не мог специально в этот процент попасть.

Мог, но вряд ли это делал.
Это был Очень богатый человек и он увлечённо играл (в хорошем смысле) в науку не считая деньги.
Его можно заподозрить только в том, что он имел предварительные результаты,
возможно - чужие и знал чего должно получиться заранее.
Подсознательная подгонка - довольно частое явление.

Однако, в своих сомнениях я ни в коем случае не хочу пинать Кавендиша.
Он, судя по научному отчёту (редкостная тягомотина на старо-английском с фразами на полстраницы), очень старался.
А немалые средства и положение в обществе дали зелёную улицу полученным знаниям.
Для того времени - шаг вперёд.

Дело вообще не в ветре и восходящих потоках. Даже если предположить, что эта птаха просто планирует в восходящих потоках, плавно смещаясь в сторону Южной Америки - без усилий, то ей всё равно надо как-то согреваться. А на высоте 6000 м это весьма актуально. Метаболизм при такой малой массе должен быть очень высоким. Эта птичка всего в 2-3 раза больше колибри, а та постоянно кушает высококалорийный нектар именно по причине высокого метаболизма. Продиктовано это высоким отношением поверхности тела к массе (закон квадрата-куба). У землеройки та же проблема - надо поддерживать температуру, и на эту «статью расхода» уходит львиная доля потребляемых калорий, 10 часов без пищи и кирдык - смерть от истощения. Некоторые от голода впадают в состояние «пониженного потребле6ия энергии». Но лететь в бессознательном состоянии нельзя, потому этот вариант отпадает. Это, кстати, вне зависимости от гипотезы Деревенского - тут просто законы сохранения нарушаются. Подсчитать, сколько надо окислять углеводов, чтобы выделять столько же тепла, сколько его уходит в атмосферу при заданной температуре тела, несложно. Расчёты «в лоб» показывают необходимость запасов топлива в разы превышающие вес птички.


Да простой прикид тоже сгодится. Можно посчитать работу при ходьбе, как работу против силы тяжести при переносе веса тела на переднюю ногу, плюс работу на гашение кинетической энергии тела с момента касания передней ноги поверхности. Человек шагает, при каждом шаге совершая сначала подъем, потом спуск:
Работа равна А=2 * mg(Н-h) - на разницу между высшей и низшей точками центра тяжести.
Тоже можно прикинуть, сколько требуется калорий (в Джоулях), чтобы перевести их в механическую энергию.

Только не в период миграции. Краснозобый колибри перелетает из Флориды в Панаму через Мексиканский залив, перемещаясь на 900 км. Откуда он в полёте возьмёт нектар?

Как колибри, так и славка перед полётом накапливают жир, который даёт и энергию, и теплоизоляцию, и этот факт всё объясняет. С такой большой массой тяжело гоняться за насекомыми или нектаром, но можно достаточно долго лететь с попутным ветром.

Позволю себе усомниться в таких «расчётах» точно так же, как и в «расчётах» потраченной человеком энергии на ходьбу. Например, Вы не знаете скорость прохождения воздуха сквозь оперение, а в лоб это высчитать невозможно. И это не единственный параметр, не поддающийся расчёту.

Во время полёта наша птичка сжигает 0,08 г жира в час. Непрерывный полёт длится трое суток, за которые сгорает 6 грамм жира. Весит птичка 20 грамм, так что энергии хватает. Всё это изучено и подсчитано:

https://en.wikipedia.org/wiki/Blackpoll_warbler

Для пятиклассника такое простительно, для выпускника средней школы — просто позорно. Вы не учли упругость мышц и связок при ходьбе. В самом грубом приближении (простом прикиде) расхода энергии вообще не будет, человек будет катиться, как яйцо, постоянно преобразуя потенциальную энергию в кинетическую и обратно. В реальности, конечно, за счёт отличий от идеальной модели расход будет, но оценить его очень сложно. Бо'льшая часть уйдёт даже не на механическую работу, а на теплоотдачу.

В отношении человека:
В том-то и фокус, что во время ходьбы или бега рекуперации энергии - кинетической в потенциальную и обратно - нет. Точнее, при беге почти нет, при неспешной ходьбе - совсем нет. Мышцы преобразуют кинетическую энергию (вертикальную нисходящую скорость), рассеивая её в виде тепла, при этом расходуя для этого ещё и запасённую химическую энергию организма. Ходьба - очень невыгодный с точки зрения энергетики способ движения. Можно совершать шаги и без изменения положения центра тяжести, но тогда мышцам не будет возможности расслабления. Парадокс получается - самый эффективный способ шагание оказывается сопряжён с бесполезной тратой энергии.

При неспешной — нет. При быстрой — есть. При беге — тоже есть, но меньше, чем при быстрой ходьбе. Ссылок дать не могу, потому что читал об этом ещё в школьные времена.

Впрочем, в одной детали я оказался неправ. При ходьбе энергия преобразуется из кинетической в потенциальную и обратно не за счёт пружинящих мышц и связок, а за счёт жёсткой выпрямленной ноги, которая образует так называемый обратный маятник. А вот при беге уже за счёт мышц, поэтому там получается пружинный маятник:



Колебательное преобразование энергии происходит в обоих маятниках, причём в пружинном потери больше. Поэтому, несмотря на ошибку в детали, основные выводы остаются прежними. По затратам энергии на единицу расстояния наиболее эффективна ходьба, причём не медленная и не быстрая, а размеренная.

Придётся и мне картинки рисовать...






На рисунке изображена упрощённая модель ноги. Рассматриваем шагание, поэтому нога прямая, без колена.
При выведении ноги как "обратного маятника" из положения неустойчивого равновесия вперёд, он начнёт падать, поворачиваясь вокруг точки опоры А. При этом приобретается кинетическая энергия, имеющая происхождением уменьшение потенциальной энергии вследствие уменьшения высоты массы m на "дельту h". Масса m приобретает скорость, направленную ортогонально оси ноги. При этом горизонтальная составляющая Vx как бы может быть использована для последующего обратного преобразования Кинетической энергии в Потенциальную.

Предположим, на некотором угле a (альфа) нога перестаёт опираться о землю, и одновременно масса m начинает опираться на другую ногу, поставленную в следующую точку опоры В под тем же углом "альфа". При этом масса m обладает набранной скоростью V1, которую можно представить в виде двух составляющих - касательной и радиальной. Касательная составляющая вызывает поворот массы на правой ноге по часовой стрелке, поднимая её. Однако она заведомо меньше V1, как катет заведомо меньше гипотенузы. Следовательно, этой составляющей кинетической энергии заведомо не хватит, чтобы вновь поднять массу на прежнюю высоту. Это первое.

Второе. Радиальную составляющую кинетической энергии (Vr), по-идее, можно как-то запасти. Например, как нарисовано на рис. 4. Если бы мышца была сродни пружине, это можно было бы сделать. Но она может работать только сокращаясь против растяжения - она не может сократившись потом "распрямиться" и толкнуть. Плюс, ещё проблема: сжатая пружина энергии не потребляет. А напряжённая мышца? То, что она устаёт, это однозначно. Но потребляется ли при этом энергия? Если потребляется, то мышцу тем более нельзя считать упругим телом. А если не потребляется, то почему она устаёт и слабеет без совершения работы?
Непротиворечивый физике вариант ответа в том, что мышца сопротивляется внешней силе способом, физически аналогичным трению или созданию силы ускорением скоростного напора жидкости или газа. Как самолёт тратит химическую энергию для разгона газов, ускорение которых рождает реактивную силу, противодействующую аэродинамическому воздействию среды. Среда при этом нагревается - сюда и уходит энергия сгоревшего топлива.

Если так, то всё, что мышца может сделать в данной ситуации - с-амортизировать массу, рассеяв продольную составляющую кинетической энергии в тепло. Мышца совершает работу против инерции массы m, преобразуя радиальную составляющую кинетической энергии в работу, равную произведению усилия мышца на расстояние l, на котором производится торможение и гашение Vr - естественно, с выделением тепла в результате трения в "среде" мышц или ускорения/замедления жидкости в мышце. Больше ничего "физического" тут предположить нельзя.

Таким образом, не вся кинетическая энергия в процессе шагания преобразуется обратно в потенциальную. А это означает необходимость усилий и траты энергии, которые тем выше, чем больше угол a (альфа). Легко видно, что при угле 45 град. полезной кинетической энергии не остается совсем (вся скорость массы m будет направлена вдоль ноги: Cos (2*45) = 0), а при ещё большем угле тангенциальная составляющая станет не помогать, а наоборот, препятствовать, поскольку станет направлена в противоположную сторону (Cos2a < 0). То есть, чем меньше "шашки", тем меньше угол между ногой и вертикалью, и тем меньше будет бесполезная радиальная составляющая и больше составляющая Vt ("полезная"). При стремлении длины шага к нулю, шагание превращается в аналог качения - без изменения потенциальной энергии.

...........

Бег отличается от ходьбы наличием стадии "полёта". После приземления на пятку с гашением скорости одними мышцами, происходит отталкивание от земли другими мышцами. Чтобы предположить и тут "запасение" и последующую "отдачу" энергии упругости, придётся предположить, что тормозящие мышцы каким-то образом передают "запасённую" энергию мышцам отталкивающим.

.........

Что касается "упругости связок", это уже нештатный режим, чреватый растяжением связок.

«Так и я могу» - взвесить птичку «до» и «после» перелёта, разделить разницу в весе на кол-во часов полёта и объявить полученную «скорость похудания» потребной тратой энергии. По-хорошему, сначала надо рассчитать траты энергии, а потом сравнить расчитанный результат с фактом ( и призадуматься). Я встречал именно такие расчёты.

Браво, Аланов, замечательный разбор, вполне грамотный. Я бы даже сказал, что вы отмылись от позора, если бы не это:
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».

А эта часть достаточно велика: cos2a в квадрате. Для 2а= 30­­° это 0,75, то есть даже в Вашей модели три четверти энергии на подъём центра тяжести берутся из кинетической.

Она она может накопить энергию во время натяжения и возвратить её, то есть, как пружина всё-таки работает. Это называется упругой деформацией мышц. Например, при беге около 40% энергии восполняется за счёт упругой деформации, не требующей дополнительных затрат. Тем не менее соглашусь, что при ходьбе этот эффект ничтожен, им можно пренебречь.

Итак, мы получаем, что не более четверти работы на поднимание центра тяжести приходится на энергетические затраты. Уже хорошо, но это только в представленной Вами упрощённой модели. В реальности же огромную роль в переносе кинетической энергии играет таз. Именно за счёт него оставшаяся четверть кинетической энергии не рассеивается, а передаётся дальше. Вот смотрите:



В момент, когда тяжесть переносится на другую ногу и в Вашей модели четверть кинетической энергии должна уйти в выпрямленную ногу и рассеяться, таз вместе с другой ногой уходит вниз и превращается в прямой маятник, перенося на себе всю массу и переводя её потом на другую ногу с преобразованием кинетической энергии в потенциальную. В такой модели, я думаю, вообще потерь не будет, на математическом уровне. В реальности будут потери на трение и прочее, но механических потерь вроде той четверти, которая у Вас уходила на радиальную часть скорости, не будет.

Ещё нужно учесть роль стопы, которая позволяет телу как бы перекатываться, что даёт дополнительное преобразование кинетической энергии, превращая ходьбу в то самое «перекатывание яйца». А ещё и размахивание руками. И много других факторов. Каждый из них вносит свой вклад в экономичность, и в результате энергетические затраты на ходьбу оказываются во много раз меньше, чем тупо посчитанная работа по перемещению центра тяжести вверх-вниз.

Тормозящие тут ни при чём. При беге работает упругая деформация в отталкивающих мышцах, в бедренной и икроножной.

Это не так. Например, в ахилловом сухожилии накапливается от 40 до 50 процентов энергии. Можете почитать здесь.

Как я уже сказал, это практически невозможно. Все факторы учесть нельзя, а они могут оказаться решающими. Если Вы что-то рассчитали и у Вас не сошлось — ищите ошибку у себя, а не в природе, тем более что подход к подсчётам у Вас совершенно примитивный. Незачем выдумывать сложные объяснения, когда есть простые.

По этому поводу вспомнил историю из детства. Насмотревшись детских фантастических фильмов типа «Москва-Кассиопея», я бредил гипотезами о преломлении пространства. И один мой друг на полном серьёзе утверждал, что он как-то оставил очки в одной комнате, а они оказались в другой. Причём он точно помнил, что их туда не переносил! Иначе как преломлением пространства он это объяснить не мог. У Вас примерно так же получается. Нехватку специальных знаний Вы компенсируете какими-то паранормальными гипотезами о потусторонних силах. А всё гораздо проще.

Надо только отметить, что именно первый фактор влияет на второй.
(Хотя попка худовата и слегка обвислая, ей надо бы потренироваться, зажимая монетку между половинок)

«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.

Забыл сказать, что, действительно, это я «выдал» сгоряча - пал, так сказать, жертвой умозрительности. Детальный же разбор процесса показал иную картину. «Малое знание уводит от истины, большое - приближает к ней».

У меня самого истино-православное телосложение, поэтому и мои эстетические воззрения требует примерно такого:


Обратите внимание - чистая физика, вполне современная и не миф.

Грибник — Вы, похоже, перевозбудились. Примите холодный душ.

Вы это показали только на упрощённой модели без учёта движения таза. А с учётом такого движения кинетическая энергия переносится на другую ногу без потерь (в идеальной модели). Точно так же сохраняет энергию обезьяна, перелетающая на руках с ветки на ветку. Гляньте ещё раз на картинку с бёдрами — центр тяжести тела имеет минимум высоты ровно в тот момент, когда нога вертикальна, а максимум — когда наклон ноги максимален. В Вашей модели ровно наоборот. Значит, Ваша модель приводит к ошибочным выводам. В момент, когда пятка касается земли, нагрузка на ногу минимальна, в модели её можно считать вообще нулевой, и никакую радиальную скорость гасить не надо.

Осмелюсь предположить, что эта схема не имеет с мышцами ничего общего. Существование упругой деформации мышц общепризнанно, поэтому утверждение об отсутствии таковой требует доказательства. Схема сама по себе не доказывает ровным счётом ничего.

Пусть так. В любом случае факт упругой деформации связок, хоть и небольшой, есть. Но даже если бы и не было, остаётся упругая деформация мышц. Впрочем, я признал, что при ходьбе упругой деформации практически нет, она проявляется только при беге, поэтому ею можно пренебречь.

Этот расчёт настолько сложен, что никто его не проводит, хотя биомеханикой человека занимаются целые лаборатории.

Если кто-то делал такие расчёты и получил большое расхождение, то интересно было бы посмотреть, как эти расчёты производились. Я подозреваю, что этот кто-то тупо посчитал работу по перемещению центра масс и не более того. Реальные же затраты на самом деле во много раз меньше и вполне соответствуют энергии, получаемой из жиров, белков и углеводов.

У обезьяны всё наоборот - у неё кинетическая энергия в стадии подъёма уменьшается, и оттого перехват точки подвеса происходит в её минимуме, в идеале - в нуле. То есть, перехват точки подвеса обезьяна осуществляет в момент невесомости и нулевой скорости - в тот момент, когда она зависла в крайнем положении маятника.
В случае же с опорой всё наоборот - чем позже будет подставлена нога, тем большую скорость успеет набрать "тело", и тем больше будет доля ненужной вертикальной скорости. При угле 45 град. скорость будет направлена строго вдоль ноги, и вся кинетическая энергия массы будет направлена исключительно на её сжатие. И если бы не передняя мышца лодыжки, поднимающая носок ступни, то вся энергия пошла бы на разрушение костей и суставов. Если мы при интенсивной ходьбе случайно наступаем (например, в темноте) не пяткой, а серединой свода стопы (на корягу или камень) у нас тут же рефлекторно подгибается колено этой ноги. Это делается для того, что иначе повредятся суставы - нечем оказалось самортизировать радиальную составляющую. Нет, это вы гляньте ещё раз - там всё с точностью до наоборот. Бедро вверху, когда идет опора на ногу: наступание на пятку - подъём бедра - удержание около максимума (медленное изменение положения) - опускание перед отрывом ноги от земли. Приглядитесь, если будете обращать внимание только на механику, увидите Да и просто геометрически этого не получается - стоящий прямо человек имеет больший рост, чем широко расставивший ноги или того хуже - севший на шпагат.Если вам векторная картина не указ, попробуйте эмпирически - пройдитесь малым, средним и большим шагом. В последнем случае шагать ощутимо труднее, а вертикальные движения головы ощутимо больше. И вообще, если непонятно "в середине", посмотрите на ситуацию в крайних точках. В нашем случае их две: когда угол между ногами близок к 0 (предельно малые шажки), и когда он приближается к 180 град. ("шпагат"). В первом случае вертикальной составляющей скорости почти нет, а во втором - она вся вертикальная, ортогональная к направлению движения. То есть, инерции в этом случае нет принципиально, и всё с каждым таким шагом надо начинать сначала. То есть, с ростом величины шага, КПД такого способа движения уменьшается от "почти 100%" до "почти 0" за счёт уменьшения инерционной составляющей, которую надо возобновлять при каждом следующем шаге за счёт траты запасённой организмом энергии; плюс, траты на амортизацию - работы по превращению радиальной составляющей в тепло. Обычные амортизаторы в автомобиле занимаются тем же самым - рассеивают вертикальную составляющую во Вселенную. Потому все бегуны на длинные дистанции такие худые - им меньшую "эм-вэ-квадрат" гасить надо, чем толстым.Схема показывает возможность системы с неупругим рабочим телом (жидкостью) проявлять себя упругой. И без разборки механизма вы не сможете определить, настоящая ли это упругость или её симуляция. А "общепризнанным" была и Земля в центре Вселенной. Поэтому "общепризнанность" не аргумент.

Строго говоря, упругостью обладает вообще всё - от алмаза до соплей. Мышцы тут тоже не исключение, но только как вещество - возьмите кусок говядины и измерьте. А как механический объект - они упругостью не обладают, и это элементарно проверить.
Если мышца является аналогом пружины (или, корректнее, может пребывать в таком физическом виде), то её усилие должно быть пропорционально растяжению, как и у всякой пружины. Чтобы это проверить, надо поставить эксперимент - нагрузить, например, бицепс гирей (локоть горизонтально, плечо - вертикально), и добавлять вес, пока рука не начнёт опускаться вниз (удерживать сил не хватит). Если физическая упругость у мышцы есть, то при некотором её растяжении рука с гирей чуть опустится и остановится ввиду возросшего по закону Гука усилия мышцы, которое скомпенсирует возросшую нагрузку. И так далее, пока хватит диапазона деформации - полный аналог пружинного безмена.

Но все мы знаем, что это не так. Если уж не хватило сил удержать, то рука опустится до конца. Всё потому, что усилие, развиваемое мышцей, мало зависит от величины её сжатия-растяжения (если быть точным, оно имеет максимум в середине, а в предельно сжатом и предельно растянутом состоянии несколько меньше). То есть, мышца ведёт себя далеко не как пружина. А это значит, что "упругость" её лишь эмулируется нервной системой, и не зависит от величины внешней нагрузки от слова "совсем".
Ну, и то, что мышца под нагрузкой устаёт, а пружина нет, также говорит в пользу лишь симуляции упругости. В мышце энергия тратится и в статике - точно так же, как в гидравлической системе.

И ещё раз привожу в пример пианиста, а так же фокусника и канатоходца - везде требуется миллиметровая точность. "Пружинная" механическая система этого не обеспечит. По этой причине в сервоприводах не используются пневмо-приводы. Газ сжимается и ведёт себя как пружина, что не позволяет добиться точности и однозначности (а то ещё и в резонанс войдёт). Поэтому или гидро-, или электроприводы.Да ничего там сложного нет. Уже целые фильмы снимают с компьютерными героями, движущимися точно так же, как и живые люди. А всё благодаря изучению движения многих точек тела сразу. Куча датчиков-акселерометров, "местная" GPS, система сбора данных и правильный софт - это всё, что нужно для получения энергетической картины движения.