שיעור 4 מתוך 5

לדחוף אחורה כדי להתקדם.

כ־25 דקות · 6 שאלות תרגול

למאמר המלא: תנועת בעלי חיים

כלב, פורל ויונה נעים במקום במעבדה: כל אחד דוחף את הקרקע, את המים או את האוויר אחורה, ומקבל דחיפה שווה בחזרה. הליכה שהופכת לריצה, רגליים שדוחפות חזק מהמשקל, ומה עולה מטר ביבשה, במים ובאוויר.

שלב 1 מתוך 6 · דחיפה ודחיפה בחזרה

שלב 1 מתוך 6

דחיפה ודחיפה בחזרה

אף בעל חיים לא יכול לדחוף את עצמו. כדי לנוע הוא צריך לדחוף משהו אחר, ולפי החוק השלישי של ניוטון, מה שהוא דוחף דוחף אותו בחזרה. בסצנה בעל החיים נע במקום, כי הקרקע, המים או האוויר זורמים לאחור לידו: כלב על הליכון, פורל במנהרת שחייה ויונה במנהרת רוח. הצגת הדחיפות עומדת על דחיפות: החץ הענברי הוא הדחיפה של בעל החיים, והחץ התכלת הוא הדחיפה עליו.

לשאלה

שלב 2 מתוך 6

מהליכה לריצה

כלב הולך מתנשא מעל כל רגל ישרה, כמו מטוטלת הפוכה: הגוף עולה מעל כף הרגל ונופל קדימה אל הבאה. זה עובד רק עד מהירות מסוימת. יונקים בכל גודל עוברים מהליכה לריצה בערך באותו מספר פרוד, $Fr = \dfrac{v^2}{g\,h}$ ⁠, כאשר $h$ ⁠ אורך הרגל: ב־ $Fr \approx 0.5$ ⁠. הרגל של הכלב הזה ארוכה 0.5 m.

לשאלה

שלב 3 מתוך 6

רגליים כמו קפיצים

בריצה הרגליים פועלות כמו קפיצים: הגידים נמתחים בנחיתה וקופצים בחזרה. בדהרה, בקצב רכיבה, הגב מתכופף ונמתח, ולרגעים אף רגל לא נוגעת בקרקע. משקל הכלב הוא 245 N.

לשאלה

שלב 4 מתוך 6

כמה עולה מטר

ביולוגים משווים דרכי תנועה לפי מחיר ההעברה: אנרגיית המזון שנדרשת כדי להעביר קילוגרם אחד של בעל חיים מטר אחד, ב־J/(kg·m). מודדים אותו כמו בסצנה: בעל החיים על הליכון, והחמצן שהוא נושם מגלה כמה מזון הוא שורף. הכלב, 25 kg, רץ בקצב ריצה קלה, 3 m/s, ושורף כ־347 W. התרשים שליד הסצנה משרטט את המחיר מול המהירות.

לשאלה

שלב 5 מתוך 6

סנפירים במים

מים צפופים פי $800$ ⁠ בערך מאוויר. כוח הציפה שלהם מאזן את משקל הדג, אבל קשה לדחוף דרכם, והדג צריך דחיפה קבועה שתשתווה לגרר. הזנב סוחף מצד לצד וזורק מים לאחור.

לשאלה

שלב 6 מתוך 6

כנפיים באוויר

האוויר דליל מכדי להחזיק ציפור. יונה חייבת לשאת את כל משקלה בכך שהיא זורקת אוויר כלפי מטה בכל משק כנפיים. הצגת הדחיפות עומדת על שובל: כל משק כנפיים למטה זורק טבעת של אוויר למטה ולאחור. היונה עפה ב־10 m/s.

לשאלה