腾空运动:从猫空中转体谈起--物理与体育系列专题之八

摘要

@@ 1猫空中转体的物理难题rn从高处下落的猫总是四肢先着地的现象很早就引起注意.1894年法国科学院的Marey用当时的摄影技术记录猫的下落过程,发现猫能在1/8秒钟内从四足朝天姿势自动翻转过来.这一事实使物理学家陷入困惑.根据牛顿力学的动量矩守恒原理,腾空的猫处于无力矩状态,在下落过程中应维持初始状态的零动量矩不变,不可能产生实现180度翻转所需要的动量矩增量.1894年法国科学院另一位物理学家Guyou对此提出一种解释.他认为猫分两阶段实现前后半身的转体.前半身转体时前腿向头部靠拢以减小转动惯量.为维持零动量矩,后半身应同时朝相反方向转动,但由于转动惯量的差异,转过的角度必小于前半身.后半身转体时则后腿向尾部贴近,使前半身逆转的角度小于后半身.