Американский физик Джон Чаллис из Пенсильванского университета решил наконец-то придать научное обоснование распространенному стереотипу о домашних питомцах: все знают, что кошки всегда приземляются на четыре лапы и выживают при падении с большой высоты, но как объяснить и количественно оценить это движение и амортизацию лапами о разные поверхности?
Чтобы ответить на эти вопросы, ученый построил модель падения кошки с этажа высотного здания. При построении модели он последовательно изучил несколько проблем: набор скорости при падении с высоты, амортизацию лапами при контакте с поверхностью, а также прочность костей и суставов кошки.
В качестве объекта исследования физик выбрал “невращающуюся жесткую кошку массой 4,5 килограмма, уже летящую лапами вниз, которая в начальный момент времени начинает двигаться из состояния покоя под действием силы тяжести”.
Дополнительно в модель вводилась сила аэродинамического сопротивления – эта величина пропорциональная плотности воздуха, квадрату скорости, а также площади проекции кошки и соответствующему коэффициенту (эти два параметра автор взял из литературы, посвященной физике кошек – да-да, есть и такая!).
Например, средняя площадь проекции животного, вычисленная с помощью регрессионного уравнения, составила 0,1 кв.м. Коэффициент аэродинамического сопротивления в свою очередь был получен из экспериментов с падением игрушечной кошки и оказался равен 1,2.
В результате оказалось, что аэродинамическое сопротивление при падении кошки с высотного здания не дает ее скорости расти неограниченно, останавливая ее на отметке примерно 24,5 метра в секунду, а к десятому этажу скорость кошки и вовсе достигает 20 метров в секунду, то есть после десятого этажа высота здания уже не играет существенной роли в уменьшении живучести животного. Кроме того, большую роль играет смещение тела кошки относительно лап (отпружинивание) при ударе о различные поверхности, причем тип поверхности (например, трава или бетон) большой роли уже не играет.
В итоге своей работы ученый повторил те же вычисления и для человека — результаты для него оказались более плачевными, чем для кошки.