Как слоны тормозят, не ломая себе кости

Пыль висит в воздухе, дрожит земля: слон несётся вперёд и затем останавливается всего за несколько огромных шагов. Там, где человек на близком расстоянии может резко ударить ногой о землю и почти мгновенно остановиться, тело массой в несколько тонн сталкивается с совершенно иной инженерной задачей.

Конечности слона работают как встроенная подвеска. Вместо пружинящих сухожилий, на которые полагаются многие бегуны, слоны используют мощные кости конечностей и специализированный хрящ, распределяющий ударные нагрузки от опоры. Толстые подушечки под каждым пальцем на стопе сплющиваются при контакте с землёй, накапливая и рассеивая механическую энергию подобно многослойному амортизатору. Такая конструкция помогает удерживать пиковые нагрузки на коленных и суставных соединениях голеностопа ниже разрушительного уровня, даже когда масса тела достигает нескольких тонн.

Биомеханические исследования реактивных сил опоры и распределения напряжений показывают, что слоны почти никогда не переходят в настоящий «бег с фазой полёта»: хотя бы одна нога остаётся в контакте с землёй, сглаживая разгон и торможение. Растягивая дистанцию торможения на несколько шагов и направляя ударные нагрузки через деформируемые мягкие ткани и усиленную геометрию костей, животное избегает такого суставного травмирования, с которым столкнулась бы сопоставимая по массе система, попытайся она остановиться по‑человечески — за один резкий шаг.

loading...