Takže na skutečné planetě Země mají tetrapody buď nohy Plantigrade nebo Digitigrade. V obou případech se koleno ohýbá dopředu, ale v digitálních stupních může kotníkový kloub vytvářet iluzi “ zadního kolena „. Zajímalo by mě, jak by noha se skutečným zadním kolenem srovnávala výkonnost s digitigrádními (a plantigrádními) nohami. Zahrnul jsem označený obrázek, který naznačuje, jak se části těla seřadí mezi strukturami nohou, které navrhuji. 
Čtení o nohách plantigrade vs. digitigrade naznačuje, že nohy plantigrade jsou stabilnější a lepší pro chůze na dlouhé vzdálenosti, kde jsou digitigrádní nohy lepší pro rychlost. Bylo by nastavení zpětného kolena / zpátečky blíže plantigrádnímu nebo digitigrádnímu? Jak by to ovlivnilo věci, kdyby tito tvorové vůbec neměli ekvivalent v kolenním kloubu (jako naše lokty)?
(Jako poznámku pod čarou přemýšlím o bytostech, kterým dávám tato zadní kolena, jsou vodorovné dvojnožky jako pštrosi, ne humanoidi.)
Komentáře
- U netopýrů se vyskytují pravá zadní kolena. Není však ‚ mnoho suchozemských netopýrů, takže je ‚ na základě nich těžké činit nějaké závěry. Zadní kolena mohou být schopna více kopat, jako nohy kobylky.
- Zkuste běžet dozadu, abyste získali představu, jaké by to bylo. Nebo zkuste jít nahoru pozpátku. Pákový efekt je zcela odlišný.
Odpovědět
Bude to blíže k Plantrade. Vidíte, digitigrádní noha není jen o tom, že kotník funguje jako druhé zadní koleno, je to adaptace, která zmenšuje povrch nohy, který se dotýká země, a obvykle prodlužuje končetinu, takže tvor je tichější a více efektivní při běhu. Kromě toho je digitigrádní noha vhodná pro běh, obvykle díky své dispozici svalů a šlach, přičemž nejrychlejší zvířata obvykle koncentrují svaly na horní část nohy a spoléhají se většinou na šlachy pro artikulaci dolní části nohy (to umožňuje pružnější pohyb, což znamená menší ztrátu energie a hybnosti při běhu a také snazší pohyb končetiny, protože tato dispozice svalů a šlach má sklon ke snižování hmotnosti na končetinách, což usnadňuje pohyb končetiny).
Vaše zadní noha je v zásadě zadní noha s obrácenou (alespoň pro nás). Tvorové, kteří mají takovou končetinovou orientaci, jsou netopýři, kteří se všichni pohybují po zemi čtyřnohým způsobem a nejsou k tomu přesně laskaví. Jedno zvíře, které znám, má tuto strukturu končetin a je také známo, že běží, je běžné upíří netopýr (Desmodus rotundus). Tito netopýři se díky svému specializovanému životnímu stylu dobře přizpůsobili, aby se mohli pohybovat po zemi i přes jejich rozsáhlé adaptace na útěk. Pojďme se podívat na to, jak utíkají, ano?
Z toho vidíme, jak tito netopýři
1-běh čtyřnohým způsobem. 2- spoléhají se většinou na to, že budou běhat.
Hlavním problémem struktury platigrade ve vašem scénáři je to, že je strukturována tak, aby se ohýbala opačným směrem, než ve kterém je váha skloněna směrem k Pokud jste se někdy pokoušeli vyklonit dozadu, pravděpodobně jste si všimli, jak těžké je vyrovnat se. Samotné takové uspořádání nohou není nutně špatné (většina netopýrů to má, pokud vím, takže je to od nich zjevně nějakým způsobem výhodné), ale pro bipedální pštrosí stvoření to bude problém. Nejen, že nebudou téměř tak rychlí nebo stabilní jako pštros, ale také nebudou tak energeticky efektivní, protože jakmile “ odemknou “ na kolenou budou muset věnovat spoustu energie, aby se vyrovnaly při běhu nebo chůzi.
Pokud jde o kolenní kloub, jeho funkcí je pomáhat rozšiřovat kloub a chránit ho před nárazem , takže v tom vidím další potenciální nevýhodu (pštrosi, kteří jsou extrémně přizpůsobení pro běh, mají 2 kolena na nohu).
Komentáře
- Děkuji! Myslím, že ‚ zruším nastavení reverzního kolene (ale možná jej v budoucnu znovu použiji pro mimozemšťany netopýrů?)
- zvuky @rustbird jako dobrý plán. Úspěšné designy mají tendenci objevovat se několikrát u různých tvorů, takže mimozemšťané podobní netopýrům s podobnými strukturami zní naprosto rozumně.
Odpovědět
Zvažte chůzi člověka.
Věnujte pozornost bočnímu pohledu a tomu, co se stane s nohou, kotník a koleno.Když se zasazená noha dostane pod tělo, začne se prodlužovat, zvedá patu ze země a poté prsty konečně tlačí. Poté, co se tento tah stane, se koleno ohne a umožní prstům vyčistit zem, pak se horní noha houpá dopředu s dolní částí a houpá se dopředu, aby byla v přímé linii s horní nohou, takže noha je před tělem, v pozici pro zasazení paty pro další krok.
Dolní končetina se chová jako kyvadlo. Pokud by tam vůbec nebyly žádné svaly, pohyb v chůzi by stále fungoval, jak vidíte u někoho, kdo má protetickou končetinu po amputaci nad kolenem, kde je celý krok proveden čistě pohybem horní části nohy. Protože dolní končetina funguje jako volně kyvné kyvadlo, je potřeba jen velmi málo energie na část dolních končetin po zvednutí chodidla, aby se připravila na další krok. dopředu je dolní končetina otočena dopředu zdarma. Poté, jak je to zasazeno, tělo cestuje přes horní část kvůli pohybu horní končetiny.
Jediná hlavní námaha v oblasti dolní končetiny noha je ten poslední tah špičky. Pamatujte, že horní část nohy a dolní část nohy jsou rovné, pokud k tomu dojde, což umožňuje přenášet sílu co nejúčinněji na celé tělo. Pokud by se koleno ohýbalo, když se tento tah odehrával, došlo by k neefektivnímu přenosu energie.
Proto nemohou být udržovány věci jako přikrčení nebo chůze: vždy ohnuté koleno znamená méně efektivní přenos energie. Osoba v rozumné kondici může chodit nepřetržitě celé hodiny. Někdo, kdo je nucen chodit s koleny, která jsou po celou dobu mírně ohnutá, může být schopna zajít několik stovek metrů a na konci bude pravděpodobně v agónii.
Nyní se podívejte na své zadní koleno. Dolní končetina nemůže využívat efekt kyvadla, protože bude vyžadováno, aby bylo vytaženo nahoru, aby se houpalo dopředu. Zatímco lidská dolní končetina se houpá dopředu a je zastavena, aniž by se svalová námaha dostala dále od kolenního kloubu, v zadním koleni potřebujete svaly, které narovnají nohu na schod a udržují ji rovnou, protože přirozený sklon by byl pro kloub, aby se složil vpřed. Svaly jsou nuceny neustále pracovat.
Nyní přemýšlejte o tom, co se stane v poslední části kroku, protože prsty způsobují tah, jak se peklo zvedá. No, jak se zvedne pata? Opět při pohledu na normální koleno: stejně jako je tah špičky dokončen, horní část nohy se vykloní dopředu, což způsobí ohnutí kolena. Tím se zkrátí celková účinná délka nohy, což jí umožní, aby při vyklouzávání dopředu jen čistila zem.
Na zadní koleno se to nemůže stát. Neexistují žádné plynulé a energeticky účinné způsob zvednutí bérce, aby se při pohybu vpřed uvolnila zem. Jediný způsob, jak vidím, že se to děje, je to, že dvojnože s obráceným kolenem by muselo neustále skákat a dostatečně tvrdě odtlačovat, takže je dostatek prostoru na uvolnění země, aby se mohly ohnout kotník a koleno, aby je vytáhly nahoru a vyčistily zem . To nevyhnutelně vyústí v mnohem více energie namířené na pohyb těla nahoru a dolů místo dopředu, a tím celkově mnohem méně energeticky efektivní.
Může existovat jeden způsob, jak vyřešit problém skákacího trupu, a to Pokud dvojnožka s dvojitým zpětným kolenem ve skutečnosti nikdy koleno nevyrovnala, udržovala jej neustále v pohybu, aby v podstatě fungovala jako tlumič nárazů, aby se minimalizovalo množství tahu směřujícího do trupu. Ale pak to znovu narazí na problém energetické účinnosti: významná část síly vytvořené chodidly a prsty na nohou není používána pro pohyb vpřed a je ztracena.
Vrátím se k bodu, o kterém jsem hovořil protetická dolní část nohy a jak v normálním lidském koleni nevyžaduje nic jiného než pohyb horní části nohy, aby fungovala, protetická dolní část nohy v části dozadu-koleno biped by vyžadovala nějaký druh poháněného mechanismu, aby fungovat. To ukazuje rozdíl v energetické účinnosti mezi těmito dvěma: jeden může fungovat bez napájení, druhý ne.
Komentáře
- Děkuji, toto bylo velmi ochotný! Oceňuji vysvětlení fyziky nohou.