Принцип l-адаптивности

Теперь рассмотрим принцип, определяющий значение осевой длины I (расстояния по оси тела между точками О и Р, т. е. четверти цикла на рис. 4.3). Это еще один параметр скользящей конфигурации при регулярном ползучем движении.

Факторы, от которых зависит осевая длина I, не могут быть установлены на основе базовых кинематических соотношений, которые мы построили во второй главе. Дело в том, что в своем кинематическом анализе мы опирались на допущение, согласно которому тело является гладкой непрерывной кривой бесконечной длины, состоящей из бесконечно маленьких звеньев, поэтому полученные нами кинематические соотношения никак не связаны с абсолютной длиной кривой. Тем не менее описанные выше эксперименты показали, что для однотипных змей в одинаковых условиях скольжения осевая длина I варьируется незначительно, во всех случаях она была приблизительно одинаковой. В этой главе мы исследуем с разных точек зрения факторы, влияющие на длину Z, и сформулируем принцип /-адаптивности, уделяя особое внимание роли мышц. Свои выводы мы подтвердим с помощью экспериментов над подвязочными змеями.

Верхняя и нижняя границы для I

Учитывая тот факт, что змея имеет конечную длину L, мы можем найти верхнее граничное значение осевой длины I. Эта возможность обусловлена существованием наибольшего предельного значения выходной мышечной силы змеи и тем, что для своего продвижения вперед змея должна образовать с помощью своего тела минимальное количество волн, так чтобы движущая сила, приходящаяся на единицу длины тела, превышала силу трения. В качестве участка тела, способного эффективно генерировать движущую силу при регулярном ползучем движении, берется половина цикла от одной точки О до следующей, а участки тела перед ним и за ним, т. е. голова и хвост, считаются неспособными сгенерировать движущую силу. Далее, если подставить значение fmo (значение наибольшей мышечной силы, которая предположительно может сгенерироваться исходя из поперечного сечения змеиных мышц) в уравнения (4.11) и (4.24), то для змеи, эффективная длина тела которой (от головы до анального отверстия) равняется, например, 100 см, значение I должно быть меньше 25 см. Также можно рассчитать нижнюю границу для I, приняв во внимание диапазон перемещения позвонков. Наибольший диапазон перемещения позвонков, который мы наблюдали путем рассечения змеи, равнялся ±18°. Длина позвонка равна 6s = 0.5 см. Следовательно, из уравнения (3.9) вытекает, что при движении с углом изгибания а = 60° наименьшее значение осевой длины I будет равняться 3 см.

Из кинематических и анатомических рассуждений следует, что для средней подвязочной змеи осевая длина I приблизительно равна 3 см < < Z < 25 см. Это весьма широкий диапазон, поэтому в следующем разделе мы оценим факторы, определяющие I, с другой точки зрения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >