书城科普读物新编科技知识全书:衣食住行与科学知识
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第27章 袋鼠与无轮汽车

人类为了弥补自身能力的不足,在研究生物的超能力、揭示其种种奥秘的同时,开始模拟生物的优异形态、结构和机能,向生物界学习,向大自然索取打开知识宝库的钥匙。如今,仿生学已广泛用于航海、化学、电子、自动化控制和自动化指挥等各个领域。有的已经突破对生物体的原型模仿,开始探讨生物界及其生命运动的规律。

袋鼠的前肢短小,后肢粗大,腹前有一只育仔袋,幼鼠就在里面发育成长。袋鼠还长有一条粗长的尾巴,有时站立起来,可以用尾巴支撑,不明真相者还以为它长有3条腿呢。袋鼠的形态十分奇特,惹人喜爱,是珍贵动物之一。尽管袋鼠的育仔袋中装有幼仔,看上去大腹便便,行动迟缓,但是,在广阔的澳大利亚草原上,人们还可以看到它奔跑跳跃,疾驰如飞的本领。原来,袋鼠不仅是动物界中跳高和跳远的佼佼者,而且还是奔跑能手呢!科学工作者发现,赤袋鼠善于跳远,而灰袋鼠善于跳高。在平时闲散漫步时,袋鼠一跳约有2米左右,稍快一点,就达6米~7米。如果在山顶上顺坡而下,袋鼠一跳就可达12米远。它奔跑的时速可达65公里。高达3米的障碍物,袋鼠可一跃而过。袋鼠这种奇异的形态、惊人的奔跑速度和跳跃能力引起了科学家的极大兴趣。

专家们在研究了袋鼠的起跑姿态后得到了启发。原来,袋鼠身体高大,有时还携带小袋鼠,体重就更大了。如果袋鼠采用站立式起跑,就很难克服本身偌大的体重所产生的静止阻力,即使跑动起来,其初速也不会太大。当袋鼠的身体弯曲下去,这就产生了两个有利因素:一是袋鼠的身体重心降低了,这样在起动、奔跑和跳跃时就增加了向前的水平分力和巨大的冲力。二是充分利用了袋鼠形体结构上的特点,特别是很好地发挥了其强有力的后腿的蹬伸作用,使袋鼠能迅速地摆脱静止状态,获得了较大的起动初速度,所以,袋鼠奔跑起来就能疾驰如飞。

专家们研究认为,袋鼠的这种起动姿势是符合生物力学原理的。从生物力学的角度来分析,肌肉在收缩前先拉长,可以提高肌肉的张力,有利于发挥肌肉的收缩能力。蹲踞式起跑能使臀肌、大腿前面的四头肌和小腿后面的三头肌被拉长,使这些肌肉群处于收缩前的“绷紧”状态。在后蹬起动的一刹那,就会产生相当大的爆发力。再加上蹲踞起跑时,其身体重心低,支撑反作用力向前的分力大,所以能产生巨大的前冲力,提高了起动时的初速度。这样,初速度越大,整个奔跑中的加速度也就越大。

他们仔细分析了袋鼠起跑的姿态,模仿袋鼠特殊的运动方式,分别制成了时速达50公里的极地越野车和无轮汽车,这种无轮汽车用于沙漠与沼泽地的机动作战,效果极佳。