趣味物理：猫在自由下落中的翻身与角动量守恒

T-BAG@u · 发表于 2008-1-4 21:44:03

这是个看上去很简单，但至今仍未有确切定论的问题。
让一只猫四脚朝天的下落，它总能在落地前翻身180度，变成四脚着地的安全姿势着陆。
这个现象曾经（甚至至今）令物理界困惑，猫在自由下落过程中唯一受到的外力便是重力，而重力对猫的质心没有力矩，那么它如何获得这180度的角位移？
历史上，此问题有多种不同解释，人们很早就意识到猫此时不能当作一个刚体来看待，而应该当作一个多刚体系统。最早出现的是尾巴反向转动论，意为猫尾反向转动以使猫身获得正向的角速度，但因猫尾猫身质量相差悬殊而告失败，而且，有人用割去尾巴的猫做实验，仍能翻身。
其后又出现了双轴转动解释，意为猫先躬身，使前半身和后半身几乎成90角，然后先旋转前半身，因前半身对自身轴转动惯量小，而后半身对该轴转动惯量大，所以前半身的旋转不会对后半身造成明显影响，然后再旋转后半身，同理后半身转动也不会对前半身造成明显影响。
后来有人对猫的下落进行高速摄影，并没有发现双轴转动现象，此解释也告失败。
最新的解释由美国的凯恩给出，它用双圆柱模型对猫物理建模，并列出微分方程，计算机做数值模拟，较好的展示了猫如何获得180角位移的过程。
但这也并不是最终的解释，此问题的研究仍在继续...你也可以提出你的见解！

飞血漫城 · 发表于 2008-1-4 21:45:31

等待楼下科学的答案。。。 [s:71]

哈迷拉拉夫 · 发表于 2008-1-4 21:46:14

[s:72] 其实是因为它反应比较快，如果你把它砸下去，100KM/s的速度，它就摔死了

飞血漫城 · 发表于 2008-1-4 21:50:03

好狠。。。。 [s:71]

哈迷拉拉夫 · 发表于 2008-1-4 21:53:19

[s:26] 我很温柔的！

wohaihao · 发表于 2008-1-4 21:55:34

我只知道割猫尾巴的去西奈 [s:98] [s:98]

枕霞旧友@u · 发表于 2008-1-4 22:00:01

猫躬身的那个比较符合我的想法，但是我并不认为是双轴滚动，而是单轴滚动。猫躬身后，可以在空中自行伸展，并且四肢和尾巴可以自由摆动，以四肢和尾巴的导向将猫伸展自身所发出的切向动力，转换为力矩，分量之和貌似可以转过来，实在是不懂为什么应要变为双轴转动，这样会将有效的能量耗散掉 ~~~~~~~~~MS [s:98]