Entonces, en la Tierra real, los tetrápodos tienen piernas plantígradas o digitígradas. En ambos casos, la rodilla se dobla hacia adelante, pero en las graduaciones de dígitos, la articulación del tobillo puede dar la ilusión de una » rodilla hacia atrás «. Tengo curiosidad por saber cómo la pierna con una verdadera rodilla hacia atrás se compararía en términos de rendimiento con las piernas digitígradas (y plantígradas). He incluido una ilustración etiquetada para indicar cómo se alinean las partes del cuerpo entre las estructuras de las piernas que propongo. 
La lectura acerca de las piernas plantígradas y digitígradas indica que las piernas plantígradas son más estables y mejores para caminatas de larga distancia, donde las piernas digitígradas son mejores para la velocidad. ¿La configuración de rodilla hacia atrás / plantígrado inverso estaría más cerca de plantígrado o digitígrado? ¿Cómo afectaría a las cosas si estas criaturas no tuvieran un equivalente en la rótula (como nuestros codos)?
(Como nota al pie, los seres a los que estoy pensando en darles estas rodillas al revés son bípedos horizontales como avestruces, no humanoides.)
Comentarios
- Las verdaderas rodillas hacia atrás ocurren en los murciélagos. Sin embargo, no hay ‘ t muchos murciélagos terrestres por lo que es ‘ difícil sacar conclusiones basadas en ellos. Las rodillas hacia atrás pueden dar más patadas, como patas de saltamontes.
- Intente correr hacia atrás para tener una idea de cómo se sentiría. O intente subir las escaleras al revés. El apalancamiento es totalmente diferente.
Respuesta
Estará más cerca de plantingrade. Verá, la pierna digitigrada no se trata solo de que el tobillo funcione como una segunda rodilla hacia atrás, es una adaptación que disminuye el área de la superficie del pie que toca el suelo y generalmente extiende la extremidad, haciendo que la criatura sea más silenciosa y más eficiente en funcionamiento. Además, una pierna digitigrada es buena para correr generalmente debido a su disposición de músculos y tendones, y los animales más rápidos generalmente concentran los músculos en la parte superior de la pierna y dependen principalmente de los tendones para las articulaciones de la parte inferior de la pierna (esto permite un movimiento más elástico, lo que significa una menor pérdida de energía e impulso al correr, además de facilitar el movimiento de la extremidad, ya que esta disposición de los músculos y tendones tiende a reducir la masa en las extremidades, lo que hace que la extremidad sea más fácil de mover).
Tu pierna plantígrada inversa es básicamente una pierna hacia atrás con una invertida (al menos para nosotros). Las criaturas que tienen tal orientación de extremidades son los murciélagos, que se mueven en el suelo de forma cuadrúpeda y no son exactamente amables con eso. El único animal que conozco que tiene esta estructura de extremidades y que también se sabe que corre es el común Murciélago vampiro (Desmodus rotundus). Estos murciélagos, debido a su estilo de vida especializado, se han adaptado bien para poder moverse en el suelo a pesar de sus extensas adaptaciones para volar. Veamos cómo corren, ¿no?
A partir de esto podemos ver cómo estos murciélagos
1 carrera de forma cuadrúpeda. 2- confía principalmente en sus brazos para correr.
El problema principal con la estructura de platígrados en tu escenario es que está estructurada para doblarse de manera opuesta a aquella en la que el peso se inclina hacia Si alguna vez trató de arquearse hacia atrás, probablemente haya notado lo difícil que es mantener el equilibrio. Tal disposición de las patas por sí sola no es necesariamente mala (la mayoría de los murciélagos la tienen, hasta donde yo sé, por lo que es claramente ventajosa de alguna manera), pero para una criatura bípeda parecida a un avestruz esto será una ventaja. problema. No sólo no serán tan rápidos o estables como un avestruz, sino que tampoco serán tan eficientes energéticamente, como una vez que » desbloqueen » sus rodillas tendrán que dedicar mucha energía para equilibrarse mientras corren o caminan.
Respecto a la rótula, su función es ayudar a extender la articulación además de protegerla de impactos , así que veo otra desventaja potencial en carecer de él (los avestruces, que están extremadamente adaptados para correr, tienen 2 rótulas por pierna).
Comentarios
- ¡Gracias! Creo que ‘ eliminaré la configuración de la rodilla plantígrada inversa (¿pero quizás la reutilizaré en el futuro para los murciélagos extraterrestres?)
- Sonidos de @rustbird como un buen plan. Los diseños exitosos tienden a aparecer varias veces en diferentes criaturas, por lo que los extraterrestres parecidos a murciélagos con estructuras similares suenan completamente razonables.
Respuesta
Piense en un ser humano caminando.
Preste atención a la vista lateral y lo que sucede con el pie, tobillo y rodilla.A medida que el pie plantado pasa por debajo del cuerpo, comienza a extenderse, levantando el talón del suelo y luego los dedos dando un empujón final. Después de que ocurre ese empuje, la rodilla se dobla permitiendo que los dedos de los pies despejen el suelo, luego la pierna superior se balancea hacia adelante con la parte inferior siguiendo y girando hacia adelante para llevarla en una línea directa con la pierna superior de modo que el pie esté adelante del cuerpo. en posición para plantar el talón para el siguiente paso.
La parte inferior de la pierna actúa como un péndulo. Si no hubiera músculos allí, el movimiento de la marcha aún funcionaría, como puede ver con alguien que tiene una prótesis después de una amputación por encima de la rodilla en la que todo el paso se logra únicamente con el movimiento de la parte superior de la pierna. Debido a que la extremidad inferior actúa como un péndulo de oscilación libre, se requiere muy poca energía en la parte de los músculos de la parte inferior de la pierna después de que se levanta el pie para prepararse para el siguiente paso. Esencialmente, cuando la parte superior de la pierna se balancea hacia adelante, la parte inferior de la pierna se balancea hacia adelante de forma gratuita. Luego, a medida que se planta, el cuerpo se desplaza sobre la parte superior debido al movimiento de la parte superior de la pierna.
El único esfuerzo importante de la parte inferior pierna es ese empujón final del dedo del pie. Y tenga en cuenta que la parte superior de la pierna y la parte inferior de la pierna están rectas cuando sucede, lo que permite que la fuerza se transmita de la manera más eficiente posible a todo el cuerpo. Si la rodilla se doblaba mientras se producía ese empuje, habría una transferencia de energía ineficaz.
Es por eso que cosas como correr o caminar agachado no pueden sostenerse: la rodilla siempre doblada significa menos Transferencia de energía eficiente. Una persona en una forma razonable puede caminar de forma continua durante horas. Alguien que se vea obligado a caminar con las rodillas incluso ligeramente dobladas todo el tiempo podría caminar unos cientos de metros y probablemente sufrir una agonía al final.
Ahora mire su rodilla hacia atrás. La parte inferior de la pierna no puede explotar el efecto péndulo porque será necesario tirar de ella hacia arriba para poder balancearse hacia adelante. Mientras que la parte inferior de la pierna humana se balancea hacia adelante y se detiene sin esfuerzo muscular de ir más lejos por la articulación de la rodilla, en la rodilla hacia atrás se necesitan músculos para estirar la pierna en el escalón y mantenerla recta porque la inclinación natural sería que la articulación se pliegue. hacia adelante. Los músculos se ven obligados a trabajar todo el tiempo.
Ahora piense en lo que sucede en la última parte del paso, ya que los dedos de los pies generan el empuje a medida que se levanta. Bueno, ¿ cómo se levanta el talón? Volviendo a mirar la rodilla normal: justo cuando termina el empuje del dedo del pie, la parte superior de la pierna se balancea hacia adelante, lo que hace que la rodilla se doble. Esto acorta la longitud total efectiva de la pierna, lo que permite que el pie simplemente despeje el suelo mientras se balancea hacia adelante.
En la rodilla hacia atrás, eso no puede suceder. No hay una forma suave y eficiente de energía. manera de levantar la parte inferior de la pierna para despejar el suelo a medida que avanza. La única forma en que puedo ver que está sucediendo es que el bípedo con las rodillas invertidas tendría que saltar continuamente, empujando lo suficientemente fuerte como para que haya suficiente espacio para despejar el suelo, de modo que el tobillo y la rodilla se puedan doblar para levantarlos y despejar el suelo. . Esto inevitablemente dará como resultado mucha más energía dirigida a mover el cuerpo hacia arriba y hacia abajo en lugar de hacia adelante, por lo tanto, en general, será mucho menos eficiente en términos de energía.
Puede haber una forma de solucionar el problema del torso que rebota, y eso «s si el bípedo de rodillas invertidas nunca enderezó la rodilla, manteniéndola flexionada continuamente para actuar básicamente como un amortiguador para minimizar la cantidad de empuje hacia arriba dirigido hacia el torso. Pero luego, nuevamente se encuentra con el problema de la eficiencia energética: una parte significativa de la fuerza creada por los pies y los dedos de los pies no se usa para el movimiento hacia adelante y se pierde.
Volviendo al punto que mencioné sobre una pierna protésica y cómo en una rodilla humana normal no requiere nada más que el movimiento de la pierna superior para funcionar, una pierna protésica en la parte bípeda de la rodilla hacia atrás requeriría algún tipo de mecanismo motorizado para funcionar funcionar. Eso demuestra la diferencia de eficiencia energética entre los dos: uno puede funcionar sin energía, el otro no.
Comentarios
- Gracias, esto fue muy ¡servicial! Agradezco la explicación de la física de las piernas.