Мавпа на гілці розкачує дерево, щоб подалі стрибнути – як називається ця сила, якою дерево підкидає мавпу в політ на інше дерево? Пружна сила (або сила пружності).
Коли мавпа розгойдується на гілці або навмисно качає дерево, вона створює деформацію (вигин) стовбура чи гілки. У відповідь дерево намагається повернутися до початкової форми — і створює пружну силу, яка діє в протилежному напрямку до деформації. Це та сила, яка «підкидає» мавпу.
Якщо уточнити фізичний механізм: мавпа на гілці — система маятника, де мавпа діє як тягар, навмисно розгойдує гілку дерева (як пружину), накопичуючи потенційну енергію пружності в деформованій гілці. Коли мавпа відпускає (або відштовхується), ця енергія перетворюється на кінетичну — і мавпа стрибає.
Як це можна назвати простими словами? Пружна сила дерева або реактивна сила деформації, ще іноді кажуть: віддача пружного тіла (по аналогії з пружиною чи батутом).
Якщо мавпа, щоб дістатись до іншого дерева, не просто стрибає з гілки на гілку, а ще й для оптимізації траєкторії стрибка з урахуванням опору повітря розраховує кут відхилення гілки перед стрибком, враховує жорсткість деревини як коефіцієнт пружності, потенційну енергію можна вираховувати за формулою:
𝐸𝑝 – потенціальна енергія (у джоулях, Дж); 𝑘 – жорсткість або коефіцієнт пружності (в Н/м); 𝑥 – величина деформації, тобто наскільки розтягнуто або зігнуто (в метрах). Це енергія, яку накопичує пружне тіло, коли його деформують.
Коли мавпа тягне або розгойдує гілку, гілка згинається і накопичується пружна потенціальна енергія.
Коли мавпа стрибає, ця енергія перетворюється на кінетичну (рух), як у випадку з пружиною, катапультою, батутом або гнучким деревом.
, де: g — прискорення вільного падіння, h — висота гілки, з якої стрибає мавпа.
На фото – Сіфака нігруменсіс (Trachypithecus johnii), більш відома як Сірий лангур або Nilgiri langur, який мешкає в Індії, зокрема в Західних Гатах. Основні ознаки: темне (майже чорне) тіло; дуже довгий хвіст (до 1 м); світле, «левине» обрамлення обличчя — сріблясто-сіра грива; cидить високо на дереві, у типовій зоні проживання — тропічний ліс; поведінка: активний стрибун, живе у верхніх ярусах лісу. Це соціальні тварини, обережні, але дуже вправні акробати.
Мавпа-фізик:
1) Гілка згинається, мавпа на межі стрибка – Закон збереження енергії в дії! Потенційна енергія гілки має перетворитися в швидкість мавпи!
2) Згин дерева – Запас енергії. Амплітуда розгойдування: максимальна. Тангенціальна швидкість — на піку. Час стрибати!
3) Стрибок — мавпа летить над прірвою до іншого дерева – Пружна сила — секретне пальне!
4) Мавпа на іншій гілці – ніякої магії — тільки механіка Ньютона.
Джерело