Гепард может разогнаться до 130 километров в час — но делать это он обычно не спешит. Рассказываем, что помогает гепарду бегать, и почему он предпочитает не лихачить.
Трение
У гепарда есть четыре лапы с рифлеными подушечками и острыми массивными когтями. От остальных кошачьих он отличается невтяжными когтями — они не уходят вглубь лап целиком. Когти нужны гепарду не только для того, чтобы схватить добычу, они также выступают в роли шипов, увеличивая трение и обеспечивая высокий уровень сцепления.
У машин нет лап. Вместо них — четыре колеса с резиновыми шинами и иногда с шипами. Движение автомобиля происходит за счет силы трения качения между колесами автомобиля и дорогой. Эту силу называют силой сцепления. Сила сцепления пропорциональна сцепному весу автомобиля (то есть той части веса, которая приходится на ведущую ось) и коэффициенту трения между шинами и дорогой.
Кому-то может показаться, что трение всегда только мешает движению, а не помогает ему. Это не так. Представьте, что автомобиль на летней резине едет по замерзшему озеру. Сцепления нет, очень вероятны заносы или буксовка. Хорошее сцепление с дорогой позволяет легко управлять автомобилем, плавно тормозить и безопасно поворачивать.
Инерция
На движение как гепарда, так и автомобиля влияет инерция. Строго говоря, инерция — стремление тела сохранять свою скорость неизменной при отсутствии воздействия внешних сил.
Масса — мера инертности. То есть чем тело тяжелее, тем сильнее заметно его нежелание изменять свою скорость. Действительно, когда возвращаешься с дачи с десятью килограммами картошки, вареньем и довольной бабушкой, автомобиль едет более плавно и не подскакивает на кочках. Все дело в дополнительной массе, которую мы везем — благодаря ей увеличивается инертность автомобиля. Однако за плавное движение машины приходится расплачиваться из своего кармана: чем больше машина нагружена, тем больше топлива она потребляет.
Гепард, хотя и не учил физику в школе, знаком с явлением инерции. Она помогает гепардам совершать стремительные длинные прыжки: семь-восемь метров всего за полсекунды.
Гепард — хищник, и ему необходимо быть не только быстрым, но еще и маневренным. В среднем гепард весит около 50 килограмм, причем значительная часть его веса приходится на мускулатуру. Если бы гепарду пришлось везти на своей спине бабушку, то о маневренности пришлось бы забыть.
Торможение
От чего зависит тормозной путь?
В первую очередь — от скорости движущегося тела. Чем выше скорость, тем больше времени понадобится для того, чтобы тело полностью остановилось. При торможении гепард пригибается к земле, что позволяет ему задействовать мускулатуру задних лап и помогает избежать раскачивания из стороны в сторону. Автомобилю в торможении помогает подвеска, поглощая кинетическую энергию и также предотвращая раскачивание.
Помимо скорости, тормозной путь автомобиля зависит от шин: насколько они качественные, новые и соответствуют дорожному покрытию. Одна известная марка автомобилей экспериментально сравнила, как изношенность шин влияет на длину тормозного пути. Профессиональный водитель разгонялся на мокрой дороге до скорости, близкой к 100 км/ч, и после этого тормозил. Тормозной путь машины на изношенных шинах ожидаемо увеличился. И увеличился значительно — на расстояние, равное десяти машинам, стоящим друг за другом.
Поворот
Гепард, выписывающий петлю в погоне за антилопой, больше похож на мотоцикл, чем на автомобиль. Дело в том, что машина не отклоняется значительно от вертикальной оси. Посмотрите на гепарда на фотографии в начале текста. На него действует ускорение свободного падения и центростремительное ускорение, в итоге результирующее ускорение. Гепард наклоняется к земле в ту же сторону, что и поворачивает. Так он противостоит центробежной силе.
Гепард замедляется перед маневрами. Если бы он поворачивал на полной скорости, радиус поворота был бы большой и занимал много времени — так за антилопой не угонишься. Умный гепард сначала сбрасывает скорость, а потом делает крутой поворот. Например, снижение скорости с 16 метров в секунду до 4 метров в секунду позволяет снизить радиус поворота с 19,7 метров до 1,2 метров.
Возможно, людям стоило бы кое-чему поучиться у гепарда: хотя ему не составляет большого труда бежать на скорости 90 километров в час, чаще всего охотится гепард на скорости 50 километров в час. Это объясняется также тем, что гепард бережет себя и скорее упустит добычу, чем получит травму. Потому и охота гепарда успешна всего в одном из четырех случаев.
