Digitigrade vs. echte achterwaartse knie

Het zal dichter bij plantingrade zijn. Zie je, het digitigrade been gaat niet alleen over de enkel die werkt als een tweede achterwaartse knie, het is een aanpassing die het oppervlak van de voet dat de grond raakt verkleint en meestal de ledemaat uitstrekt, waardoor het wezen stiller en meer efficiënt in hardlopen. Bovendien is een digitaal been goed om te rennen, meestal vanwege de aanleg van spieren en pezen, waarbij de snelste dieren meestal de spieren concentreren op het bovenbeen en voornamelijk vertrouwen op pezen voor de gewrichten van het onderbeen (dit zorgt voor meer elastische bewegingen, betekent minder verlies van energie en momentum tijdens het hardlopen, en maakt het ook gemakkelijker om het ledemaat te bewegen, aangezien deze aanleg van spieren en pezen de neiging heeft om de massa aan de ledematen te verminderen, waardoor het ledemaat gemakkelijker te bewegen is).

Je omgekeerde plantigrade been is in feite een achterwaarts been met een omgekeerd been (voor ons tenminste). De wezens die zon ledemaatoriëntatie hebben, zijn vleermuizen, die allemaal op een quadrupedale manier over de grond bewegen en er niet bepaald gracieus in zijn. Het enige dier dat ik ken dat deze ledemaatstructuur heeft en waarvan ook bekend is dat het rent, is het gewone dier. vampiervleermuis (Desmodus rotundus). Deze vleermuizen zijn, vanwege hun gespecialiseerde levensstijl, goed aangepast geworden om zich op de grond te kunnen bewegen ondanks hun uitgebreide aanpassingen voor de vlucht. Laten we eens kijken hoe ze rennen, ja?

Hieruit kunnen we zien hoe deze vleermuizen

1-run op een quadrupedale manier. 2- vertrouw vooral op hun armen om te rennen.

Het belangrijkste probleem met de platigrade-structuur in uw scenario is dat deze is gestructureerd om te buigen op een manier die tegengesteld is aan de manier waarop het gewicht wordt gebogen. . Als je ooit hebt geprobeerd jezelf achterover te buigen, heb je waarschijnlijk gemerkt hoe moeilijk het is om jezelf in evenwicht te houden. Zon opstelling van de poten op zichzelf is niet per se slecht (de meeste vleermuizen hebben het, voor zover ik weet, dus het is duidelijk op de een of andere manier een voordeel van hen), maar voor een tweevoetig struisvogelachtig wezen zal dit een probleem. Ze zullen niet alleen “lang niet zo snel of stabiel zijn als een struisvogel”, ze zijn ook niet zo energiezuinig als ze ” ” hun knieën zullen ze veel energie moeten besteden om zichzelf in evenwicht te houden tijdens het rennen of lopen.

Wat betreft de knieschijf, zijn functie is om het gewricht te helpen strekken en het te beschermen tegen impact , dus ik zie een ander potentieel nadeel dat het ontbreekt (struisvogels, die buitengewoon geschikt zijn om te rennen, hebben 2 knieschijven per been).

Opmerkingen

• Dank je! Ik denk dat ik ‘ de omgekeerde plantigrade knieopstelling zal schrappen (maar misschien in de toekomst hergebruiken voor vleermuisaliens?)
• @rustbird-geluiden als een goed plan. Succesvolle ontwerpen verschijnen meestal meerdere keren in verschillende wezens, dus vleermuisachtige aliens met vergelijkbare structuren klinken volkomen redelijk.

Beschouw een mens die loopt.

Let op het zijaanzicht en wat er met de voet gebeurt, enkel en knie.Terwijl de geplante voet onder het lichaam gaat, begint hij zich uit te strekken, waarbij de hiel van de grond wordt getild en vervolgens de tenen een laatste stoot geven. Nadat die stuwkracht plaatsvindt, buigt de knie waardoor de tenen de grond kunnen vrijmaken, dan zwaait het bovenbeen naar voren met het lagere volgen en naar voren zwaaien om het in een directe lijn met het bovenbeen te brengen, zodat de voet voor het lichaam staat, in positie om de hiel te planten voor de volgende stap.

Het onderbeen werkt als een slinger. Als er helemaal geen spieren waren, zou de loopbeweging nog steeds werken, zoals je kunt zien bij iemand die een prothetische ledemaat heeft na een amputatie boven de knie, waarbij de hele stap puur wordt uitgevoerd door de beweging van het bovenbeen. Omdat het onderste lidmaat zich gedraagt als een vrij slingerende slinger, is er zeer weinig energie nodig van de onderbeenspieren nadat de voet is opgetild om zich voor te bereiden op de volgende stap. In wezen, als het bovenbeen zwaait het onderbeen wordt gratis naar voren gezwenkt. Als het wordt geplant, beweegt het lichaam over de bovenkant vanwege de beweging van het bovenbeen.

De enige grote inspanning van het deel van het onderbeen been is die laatste teenstoot. En merk op dat het bovenbeen en het onderbeen recht zijn als het gebeurt, waardoor de kracht zo efficiënt mogelijk op het hele lichaam kan worden overgedragen. Als de knie gebogen was terwijl die stoot plaatsvond, zou er “een inefficiënte energieoverdracht zijn.

Dat is de reden waarom dingen als hurken rennen of lopen” niet kunnen worden volgehouden: de altijd gebogen knie betekent minder efficiënte energieoverdracht. Een persoon met een redelijke conditie kan urenlang ononderbroken lopen. Iemand die gedwongen wordt te lopen met zijn knieën, zelfs de hele tijd licht gebogen, kan misschien een paar honderd meter gaan en zal aan het einde waarschijnlijk pijn lijden.

Kijk nu naar je achterwaartse knie. Het onderbeen kan het slingereffect niet benutten, omdat het omhoog moet worden getrokken om naar voren te zwaaien. Terwijl het menselijke onderbeen naar voren zwaait en zonder spierkracht wordt gestopt om verder te gaan door het kniegewricht, heb je in de achterwaartse knie spieren nodig om het been op de trede te strekken en recht te houden, omdat de natuurlijke neiging zou zijn om het gewricht te vouwen vooruit. De spieren worden gedwongen om de hele tijd te werken.

Bedenk nu wat er gebeurt in het laatste deel van de stap, terwijl de tenen de stuwkracht genereren terwijl de hel wordt opgetild. Nou, hoe wordt de hiel opgetild? Weer kijkend naar de normale knie: net als de teenstoot is afgelopen, zwaait het bovenbeen naar voren, waardoor de knie buigt. Dit verkort de totale effectieve lengte van het been, waardoor de voet de grond net kan vrijmaken terwijl deze naar voren zwaait.

Op de achterwaartse knie kan dat niet gebeuren. Er is geen soepele, energiezuinige manier om het onderbeen op te tillen om de grond vrij te maken terwijl het naar voren beweegt. De enige manier waarop ik het kan zien gebeuren, is dat tweevoetig met omgekeerde knieën voortdurend zou moeten springen, hard genoeg afzetten zodat er voldoende ruimte is om de grond vrij te maken, zodat de enkel en knie kunnen worden gebogen om ze omhoog te trekken om de grond vrij te maken Dit zal onvermijdelijk resulteren in veel meer energie gericht op het op en neer bewegen van het lichaam in plaats van naar voren, dus in het algemeen een stuk minder energie-efficiënt.

Er kan een manier zijn om het stuiterende torsoprobleem te omzeilen, en dat “s als de tweevoetige knieën met omgekeerde knieën de knie nooit daadwerkelijk hebben gestrekt, deze continu gebogen houden om in wezen als een schokdemper te fungeren om de hoeveelheid opwaartse stuwkracht in de romp te minimaliseren. Maar dan stuit dat opnieuw op het energie-efficiëntieprobleem: een aanzienlijk deel van de kracht die door de voeten en tenen wordt gecreëerd, wordt niet gebruikt voor voorwaartse beweging en gaat verloren.

Terugkomend op het punt dat ik maakte over een onderbeenprothese en hoe het bij een normale menselijke knie niets anders nodig heeft dan de beweging van het bovenbeen om te functioneren, een onderbeenprothese op het achterwaartse kniebevoet zou een soort aangedreven mechanisme nodig hebben om te kunnen functioneren functioneren. Dat toont het verschil in energie-efficiëntie tussen de twee aan: men kan functioneren zonder stroom, men kan niet.

Opmerkingen

• Bedankt, dit was erg nuttig! Ik waardeer de uitleg van beenfysica.