Cascadeur: مشكلة القط المتساقط

يعلم الجميع أن القطة تهبط دائمًا على 4 أرجل ، بغض النظر عن كيفية رميها. لقد احتل الفيزيائيون هذا السؤال منذ فترة طويلة ، وقد تم اقتراح عدة نماذج لكيفية نجاح هذا القط. جميع هذه النماذج تقريبية وتقتصر عادة على الأسطوانات. ومع ذلك ، حاول الفريق في برنامج الرسوم المتحركة القائم على الفيزياء Cascadeur محاكاة قلب القط على نموذج مادي أكثر تفصيلاً.

اعتاد الفيزيائيون على الاعتقاد بأن القطة يمكن أن تحسب دورانها مسبقًا ، وفي بداية السقوط ، تمكنت من الدفع بشكل صحيح ، واكتساب الزخم الزاوي الأولي. لكن التجارب أظهرت أنه حتى إذا تم تعليق القطة بواسطة الكفوف على الحبال ، ثم قطعها بحدة ، فإن القطة لا تزال قادرة على التدحرج.

على ما يبدو ، هذا هو منعكس خاص في القطط - يقومون دون قصد بالحركة الصحيحة عندما يفقدون الدعم ويتم توجيههم في الفضاء بشكل غير صحيح. صحيح ، في حالة انعدام الجاذبية هذا الانعكاس يعطي خللاً :) ولكن حتى في انعدام الجاذبية ، من الواضح أن القطط يمكن أن تغير اتجاهها في الفضاء بحركاتها.

قررنا محاولة لعب خدعة القطط هذه في Cascadeur. يسمح لنا نموذجنا المادي للقط بمحاكاة حركته بتفاصيل كافية.



تكمن المشكلة الرئيسية في تدوير القطط في أنه بدون نقاط محورية ، لا تستطيع القطة تغيير زخمها الزاوي . إذا كان الزخم الزاوي في البداية صفرًا ، فسيبقى صفرًا أبعد.

كنا نعتقد أن القطط تدور على حساب الذيل - فهي تحرف الذيل في اتجاه واحد ، وبسبب هذا ، يدور الجسم في الاتجاه المعاكس ، مع الحفاظ على الزخم الزاوي الكلي صفر. هذه فكرة منطقية ، ولكن يبدو أن ذيلًا واحدًا ليس كافيًا - تظهر مقاطع فيديو للتجارب الحقيقية أن القطط تفعل شيئًا أكثر تعقيدًا. علاوة على ذلك ، يمكن أن تتدحرج القطة بدون ذيل على الإطلاق.

اتضح أن الفيزيائيين في أوقات مختلفة قدموا حلولًا مختلفة لهذه المشكلة.

على سبيل المثال ، في عام 1894 ، اقترح L. Lekorn نموذجًا تتكون فيه القطة من أسطوانتين تدوران بزاوية لبعضهما البعض. بالكاد لوحظ ذلك من قبل المجتمع العلمي ، ولكن في وقت لاحق تم تطوير هذه الفكرة في عام 1935 من قبل الباحثين الهولنديين Rademaker و Braque.

في التجارب ، من الملاحظ أن القط ينحني الجذع في المنتصف. يمكنك أن تتخيل نصفي القطة الأمامية والخلفية على شكل أسطوانتين يمكنهما الدوران على طول محاورهما. إذا كانت هناك زاوية بين محاور الأسطوانات ، فإن تدويرها على طول محاورها سيؤدي إلى دوران تعويض عام في الاتجاه المعاكس بحيث يبقى الزخم الزاوي الكلي صفرًا.

حاولنا إعادة إنتاج هذا مع قطتنا ذات الأسنان السيفية في Cascadeur.



ولكن بغض النظر عن كيفية ثني الجسم ، لم نتمكن من تحقيق دوران بمقدار 180 درجة. في إحدى هذه الحركة ، انحرفت القطة إلى 120 درجة كحد أقصى ، وخلصنا إلى أن هذه الحركة وحدها ليست كافية.

كما أن النموذج الذي اقترحه M. Guillau شائعًا أيضًا بين الفيزيائيين ، مع مراعاة تشديد الكفوف. إذا قمت بالضغط على الأرجل الأمامية لأول مرة ، مددت الأرجل الخلفية ، وقمت بإدارة النصف الأمامي من الجسم على طول المحور بالنسبة للنصف الخلفي ، ثم بسبب الاختلاف في لحظات القصور الذاتي ، سيتحول النصف الأمامي أكثر من النصف الخلفي في الاتجاه المعاكس. بعد ذلك ، من الممكن تشديد الأرجل الخلفية ، ومد الأرجل الأمامية ، وتدوير النصف الخلفي من الجسم بالنسبة إلى الأمام ، والعودة إلى الحالة الأولية ، ثم يتحول النصف الخلفي أكثر من الأمام ، وسيتم تدوير الوضع النهائي للقط ، على الرغم من حقيقة أن الزخم الزاوي الكلي ظل دائمًا صفرًا .

يبدو هذا النموذج منطقيًا ، ولكن يبقى السؤال المهم: لماذا تمد القطة عادة جبهة واحدة وأرجل خلفية واحدة فقط ، على الرغم من أنه سيكون أكثر ربحية أن تمد قدمين أماميتين ثم ساقين خلفيتين في وقت واحد؟

عند دراسة الفيديو بعناية ، لاحظنا أن القطة لا تمد فقط مخلبًا أماميًا ورجلًا خلفية واحدة ، ولكنها تمزقها في اتجاهين متعاكسين.

نموذجنا المادي أكثر تفصيلاً من مادتين صلبتين فقط. فيه يمكنك إعادة إنتاج الحركة المعقدة للأقدام.

بعد تجربة هذا التجريف للمخالب ، تلقينا مساهمة قوية بشكل غير متوقع من حركة الكفوف هذه في اضطراب القطة. إذا كنت تستخدم ثني الجسم بالإضافة إلى الكفوف المتدحرجة ، فهذا يكفي للقلب أن يدور حوالي 180 درجة أو أكثر.







في التجربة ، لم نستخدم الذيل تقريبًا ، نظرًا لأن قطتنا ذات أسنان السيف لها ذيل صغير جدًا. لكن في الحياة ، تمزق أقدام القطط أقل قليلاً وتقلب الجسم أقل ، وهي توفر جزءًا من الانقلاب بذيلها.

في المجموع ، توصلنا إلى استنتاج مفاده أن القطط تستخدم عدة مبادئ في وقت واحد. إن انحناء الجسم له أكبر مساهمة ، في المرتبة الثانية في المساهمة هو أقدام الكفوف ، والذيل يساعد أيضًا.

ربما لا تنجذب تجاربنا إلى العمل العلمي ، ولكن نأمل أن تكون مهتمًا وأن تفهم بشكل أفضل كيف تنجح القطة في هذه الخدعة. سنكون سعداء للإجابة على الأسئلة في التعليقات.

تعرف على مزيد من المعلومات حول Cascadeur:

Cascadeur: مستقبل الرسوم المتحركة للألعاب
Cascadeur: تتطلب شخصية التنبؤ على ست نقاط

في فريق Banzai Games تتطلب مطور الوحدة الأكبر. اقرأ المزيد عن الوظيفة الشاغرة هنا .