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猫咪身上的物理13级生科三班陈傲蕾我们经常看到猫从很高的地方掉下来，甚至四脚朝天落下，也不会摔死，还可以四脚先着地，而身体不会有丝毫损伤，而狗从同样高度掉下来的话，非死即伤，这就是人们常说的“猫有九条命”的由来。猫从高处落下后为什么不会受伤害呢？这与猫有发达的平衡系统和完善的机体保护机制有关。当猫从空中下落时，不管开始时怎样，即使背朝下，四脚朝天，在下落过程中，猫总是能迅速地转过身来，当接近地面时，前肢已做好着陆的准备。猫脚趾上厚实的脂肪质肉垫，能大大减轻地面对猫体反冲的震动。可有效地防止震动对各脏器的损伤作用。猫的尾巴也是一个平衡器官，如同飞机的尾翼一样，可使身体保持平衡。除此之外，猫肢发达，前肢短，后肢长，利于跳跃。其运动神经发达，身体柔软。猫从高空落下来，翻身转体的过程，科学家们称为“猫旋”1849年，法国科学家马雷首次用高速摄影机将“猫旋”这一过程拍摄了下来，并证明了猫在空中转体，仅需1／8秒钟。FallingCat法国的古龙认为猫先收缩前肢，伸开后肢，并转动前半身，然后伸开前肢，收缩后肢并转动后半身。符合力学原理，但不符合实际。前苏联的洛强斯基认为:不用四肢的动作,只要将尾巴向一个方向急速转动,猫体也能绕纵轴向相反方向翻转过来。可是,由于猫的躯干与尾巴的质量相差甚大,为使躯干在1/8秒内转体180°,尾巴的转速大概要和飞机螺旋桨媲美,这显然不可能。1960年,英国生理学家麦克唐纳用无尾巴的猫作实验,猫照样能在空中灵巧地翻身。因此,这种“转尾巴”论也是站不住脚的。麦克唐纳博士,在其著名论文《猫在下跌过程中是如何用脚着地的?》中对“猫旋”作了比较正确的分析(如图2所示)。1969年,美国斯坦福大学的力学教授凯恩利用刚体系统原理又对上面这种解释作了一些改进。1、脊柱弯曲，但没有各部分的相互扭转2、脊柱由前弯沿某一方向一次侧弯，后弯，侧弯，再前弯恢复到初始弯曲状态3、脊柱后弯的程度远比前弯小他以双刚体系统来模拟猫的前后半身并列出了它们的运动微分方程,然后将这组复杂的方程编成程序输入电子计算机计算。有趣的是,计算结果与高速摄影记录的猫旋过程完全吻合。刚体转动惯量刚体对转轴的角动量守恒定律：当定轴转动的刚体所受外力对转轴的合力矩为零时，刚体对同一转轴的角动量不随时间变化。（不仅适用于定轴转动的刚体，也是用于绕同一转轴转动的多个刚体的组合）∵M=0∴dL=d(Jw)=0∴L=Jw=恒量根据角动量守恒定律，猫在空中下落过程中，只受重力，若只研究猫的翻转，完全可以不考虑重力，而猫和空气的摩擦力很小，可不考虑，当猫的前半身向前弯曲时，猫的后半身必然向后弯曲，当猫的前半身旋转了180°时，猫的后半身必然受一个大小相等，方向相反的角动量，利用这两个角动量实现了身体的翻转。体操跳水花样滑冰航天人体有许多动作是在腾空阶段完成的，由于只受重力作用，人体在腾空阶段对质心的动量距守恒。1、“早旋”：从腾空一开始就有的转体运动；2、“晚旋”：通过手臂动作在空中发起旋转；我国跳水运动员高敏、孙淑伟、伏明霞则更是表演“晚旋”的世界超级明星.这些动作的机理,比只绕一根横轴转动的“猫旋”要复杂得多。而且,这种新颖的“晚旋”,开始时只有绕横轴旋转的空翻,只是在接连进行的第二个团身空翻中才同时出现绕纵轴的转体。从高速摄影记录中可以看到,绕纵轴的转体似乎是从无到有地凭空出现的。人们至今还不能圆满地解释这种奇妙现象。普鲁申科在冰上旋转，当把手臂和腿伸展开时转得较慢，而当他把手臂和腿收回靠近身体时则转得较快，这就是角动量守恒定律的表现。冰的摩擦力矩很小可忽略不计，所以人对转轴的角动量定恒。当他的手臂和腿伸开时转动惯量大故角速度较小，而收回后转动惯量变小故角速度变大。1、安装在轮船、飞机或火箭上的导航装置回转仪，也叫陀螺。2、太空操猫旋——身体旋转脚朝下肉垫——缓冲作用内耳平衡机制——恢复平衡平衡器官——保持平衡(sportsbiomechanics或BiomechanicsinSports)应用力学原理和方法研究生物体的外在机械运动的生物力学分支。在运动生物力学中，神经系统的控制和反馈的过程，以简明的控制规律代替肌肉活动，简化为受控的力矩发生器，作为研究对象的人体模型可忽略肌肉变形对质量分布的影响，简化为由多个刚性环节组成的多刚体系统。《大学物理实验导论历史·发展·启迪》-吕增建主编2009“猫旋”之谜-刘景旺2007“猫旋”的探索和启示-吴瑞峰2009猫下落时的翻身与运动生物力学-贾书息HOWAFALLINGCATTURNSOVER-J.R.BentonScience19January1912:104-105.[DOI:10.1126/science.35.890.104-b]为了验证“猫旋”,不少人做了无数次实验,有的甚至从五楼把猫四脚朝天松手放下,结果证明,相对年轻的猫,不但不会摔死,而且还会翻转过身,即“猫旋”；而较老的猫和较小的猫,不但不会“猫旋”,而且还会摔死。所以，请不要为了验证它，用可爱的猫咪做试验哦。