動物身上的物理學(xué)（上）

華興恒

物理知識的應(yīng)用在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見，就連許多動物身上也包含一些有趣的物理知識！只要同學(xué)們留心觀察，就會發(fā)現(xiàn)有些動物的某些器官和生理機(jī)能與“力”的原理有關(guān)系。下面一起來看看這些有趣的實(shí)例吧。

1.蜘蛛的液壓腿

如果切開蜘蛛的腿，你會發(fā)現(xiàn)里面沒有一點(diǎn)兒肌肉，僅僅只有一些液體，因而蜘蛛的腿運(yùn)動時不是靠肌肉的收縮。蜘蛛能夠使其中的液體壓力劇增或銳減，這也許會使大家感到驚奇不已，原來蜘蛛腿是靠液壓傳動來實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的。如果有什么“獵物”膽敢自投羅網(wǎng)的話，蜘蛛會通過調(diào)節(jié)腿里的液體，使其壓強(qiáng)增大或減小，驅(qū)動8條液壓腿快速地趕到現(xiàn)場，從而美美地飽餐一頓?？梢娭┲氲耐仁强恳簤夯顒拥?，它是一架十足的小型“液壓機(jī)”！

現(xiàn)在，人們模仿蜘蛛腿制造出了步行機(jī)，為癱瘓病人造出了新式的車椅;如果搞清楚了蜘蛛腿的這種調(diào)壓原理，可幫助人們尋找到一種調(diào)節(jié)人體血壓的方法，從而使高血壓病得到有效治療。

2.跳蚤的彈力腿

人們都知道跳蚤的彈跳力很強(qiáng)，那么是什么力量能夠使小小的跳蚤可以跳到幾十厘米的高度呢？科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，跳蚤的祖先是翅昆蟲，靠富有彈性的膠狀蛋白質(zhì)，使翅膀快速擺動飛行。當(dāng)膠狀蛋白質(zhì)拉長3倍時，經(jīng)數(shù)月后仍可瞬時復(fù)原，且能在千分之一秒這樣短的時間內(nèi)將97%的能量釋放出來。跳蚤經(jīng)過幾百萬年的演變，翅膀退化消失了，彈性膠狀蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到大腿上，大腿肌肉主要用來繃緊彈性膠狀蛋白質(zhì)。當(dāng)彈性膠狀蛋白質(zhì)收縮時.便可產(chǎn)生一股非常強(qiáng)大的爆發(fā)力，跳蚤就會像離弦的箭一樣被“彈”起來。

英國某飛機(jī)制造公司從跳蚤垂直起跳的方式中得到有益的啟發(fā)，研制出了可以垂直起落的鷂式飛機(jī)。因此我們完全有理由相信，在不久的將來，人工合成的彈性膠狀蛋白質(zhì)將為人類社會做出巨大貢獻(xiàn)。

3.蒼蠅的平衡棒

蒼蠅有兩對翅膀，它的一對前翅用于飛行，一對后翅則退化為“平衡棒”。平衡棒能夠調(diào)節(jié)前翅運(yùn)動，保持身體緊張，且能為飛行時保持平衡和導(dǎo)航。蒼蠅飛行時，平衡棒以300赫茲的頻率快速地振動著。一旦身體出現(xiàn)傾斜或偏離航向，振動平面也會隨之發(fā)生變化，且被基部感受器感受到，并立即傳人腦神經(jīng)節(jié)，從而迅速糾正航向。

科學(xué)家根據(jù)蒼蠅平衡棒的導(dǎo)航原理，研制出了高精度的小型導(dǎo)航儀——振動陀螺儀。它比普通陀螺儀體積小、精度高，準(zhǔn)確性提高了5倍以上，目前已廣泛地應(yīng)用于火箭、飛機(jī)等導(dǎo)航和自動保持平衡方面。

4.螞蟥的吸盤

螞蟥的身體前后各有一個吸盤，當(dāng)它準(zhǔn)備吸血時，吸盤一接觸人的皮膚，就會立即形成真空狀態(tài)，這樣螞蟥就可以緊緊地貼在人的皮膚上。因此當(dāng)我們被螞蟥叮吸時，千萬不要用力去拽它，要用手重重地拍一下被吸處附近的皮膚，皮膚就會收縮，從而讓螞蟥的吸盤進(jìn)入空氣，破壞吸盤內(nèi)的真空狀態(tài)，螞蟥吸不住了，就立即從皮膚上自動掉下來。在日常生活中，人們用來掛衣服的吸盤可以牢牢地“吸附”在平滑的墻壁上，也是這個道理。

5.烏賊的紅外線夜視儀

即使在昏暗的深水中，烏賊也能洞察遠(yuǎn)處的微小動靜，一旦發(fā)現(xiàn)適合自己胃口的小魚小蝦，它就會敏捷地進(jìn)行捕食。如果發(fā)現(xiàn)有危險襲來，它則會立即施放“煙幕彈”，從容地逃走。在能見度極差的環(huán)境里，烏賊能有如此靈敏的反應(yīng)，這其中有什么奧妙呢？原來烏賊的尾部有一些暗斑，這種看似不起眼的暗斑是用來感受紅外線的“熱眼”，當(dāng)其頭部的普通眼睛難以應(yīng)付黑暗時，這些“熱眼”則能攝取外界物體發(fā)出的紅外線影像，經(jīng)過光化學(xué)轉(zhuǎn)換以后，就能形成可視的像，烏賊的腦中樞便因此能夠“看見”黑暗中的所有動靜。

6.北極熊的管毛取暖器

素有“冰上之王”之稱的北極熊為什么可以耐受低溫寒冷呢？奧秘在于它身上的毛都是空心的小管子，這些毛是一根根細(xì)微的“光電管”，只有紫外線能沿著中間的空心通過。北極熊利用這些小管子來有效地吸收陽光中的紫外線，從而使身體周圍的溫度升高，這就好似自動增溫取暖器一樣。

此外，北極熊的腳底長有一層密密的細(xì)毛，當(dāng)它奔跑時，可以增大腳掌與冰面之間的摩擦力。這就是北極熊在茫茫的冰原上可以快速奔跑而不會滑倒的原因。

7.海蜇的耳朵

在浩瀚的海洋上，由于空氣和波浪的摩擦而產(chǎn)生的次聲波的出現(xiàn)，預(yù)示著風(fēng)暴將要來臨。大家都知道，人是聽不到次聲波的，而生活在海洋里的海蜇和某些魚類卻能聽到。所以在風(fēng)暴到來之前，它們就會“先知先覺”，盡快地躲到安全的地方。

海蜇的耳朵里有一個細(xì)柄，柄上有個小球，球內(nèi)有小小的聽石，當(dāng)次聲波沖擊聽石，刺激小球壁上的神經(jīng)，海蜇便聽到了次聲波?？茖W(xué)家據(jù)此得到啟示，仿照海蜇耳制成了“海蜇耳風(fēng)暴預(yù)測儀”，它能提前15小時對風(fēng)暴做出有效預(yù)報，這給漁業(yè)和航海業(yè)帶來了福音，減少了災(zāi)難的發(fā)生。

（編輯 文墨）