Digitigrad vs. adevărat genunchi înapoi

Va fi mai aproape de plantare. Vedeți, piciorul digitigrad nu funcționează aproape ca glezna funcționând ca un al doilea genunchi înapoi, este o adaptare care diminuează suprafața piciorului care atinge solul și de obicei extinde membrele, făcând creatura mai tăcută și mai eficient la alergare. În plus, un picior digitigrad este bun pentru a alerga, de obicei, datorită dispoziției sale de mușchi și tendoane, animalele cele mai rapide concentrând de obicei mușchii de pe piciorul superior și bazându-se mai ales pe tendoane pentru articulațiile inferioare ale piciorului (acest lucru permite o mișcare mai elastică, adică o pierdere mai mică de energie și impuls în timpul alergării, precum și facilitarea mișcării membrului, deoarece această dispoziție a mușchilor și tendoanelor tinde să reducă masa la extremități, facilitând astfel mișcarea membrului).

Piciorul dvs. plantigrad invers este practic un picior înapoi cu un invers (cel puțin pentru noi). Creaturile care au o astfel de orientare a membrelor sunt lilieci, care se mișcă pe pământ într-un mod cvadrupedal și nu sunt tocmai pline de milă. Singurul animal pe care îl știu, care are această structură a membrelor și este, de asemenea, cunoscut că aleargă este comun liliac vampir (Desmodus rotundus). Aceste lilieci, datorită stilului lor de viață specializat, au devenit bine adaptate pentru a se putea mișca pe sol, în ciuda adaptărilor lor extinse pentru zbor. Să vedem cum aleargă, da?

Din această secțiune putem vedea modul în care acești lilieci

1-alergare într-un mod cvadrupedal. 2- se bazează mai ales pe brațele lor pentru a alerga.

Problema principală a structurii platigrade din scenariul dvs. este că este structurată să se îndoaie într-un mod opus celui în care greutatea este înclinată spre Dacă ați încercat vreodată să vă arcați înapoi, probabil că ați observat cât de greu este să vă echilibrați. Un astfel de aranjament al picioarelor nu este neapărat rău (majoritatea liliecilor îl au, din câte știu, deci este clar avantajos de la ei într-un fel), dar pentru o creatură bipedă de tip struț, aceasta va fi o problemă. Nu numai că nu vor fi aproape la fel de rapide sau stabile ca un struț, dar nu vor fi la fel de eficiente din punct de vedere energetic, ca odată ce ” deblochează ” genunchii lor vor trebui să dedice multă energie pentru a se echilibra în timp ce aleargă sau merg pe jos.

În ceea ce privește rotula, funcția sa este de a ajuta la extinderea articulației, precum și a o proteja de impact , așa că văd un alt dezavantaj potențial la lipsa acestuia (struții, care sunt extrem de adaptați pentru alergare, au 2 rotulele pe picior).

Comentarii

• Mulțumesc! Cred că ‘ voi renunța la genunchiul plantigrad invers (dar poate îl refolosesc în viitor pentru extratereștrii liliecilor?)
• @rustbird sounds ca un plan bun. Proiectele de succes tind să apară de mai multe ori la diferite creaturi, astfel încât extratereștrii asemănători cu liliecii cu structuri similare par complet rezonabili.

Luați în considerare un mers uman.

Acordați atenție vederii laterale și a ceea ce se întâmplă cu piciorul, gleznă și genunchi.Pe măsură ce piciorul plantat intră sub corp, începe să se extindă, ridicând călcâiul de pe sol și apoi degetele de la picioare, dând o ultimă împingere. După ce se întâmplă acea împingere, genunchiul se îndoaie, permițând degetelor de la picioare să curățeze solul, apoi piciorul superior se leagănă în față cu următorul inferior și se leagănă înainte pentru ao aduce într-o linie directă cu piciorul superior, astfel încât piciorul să fie în fața corpului, în poziția de a planta călcâiul pentru pasul următor.

Piciorul inferior acționează ca un pendul. Dacă nu ar exista mușchi deloc, mișcarea de mers ar funcționa, așa cum puteți vedea cu cineva care are un membru protetic după o amputare deasupra genunchiului, unde întregul pas este realizat pur de mișcarea piciorului superior. Deoarece membrul inferior acționează ca un pendul care se mișcă liber, este nevoie de foarte puțină energie din partea mușchilor inferiori ai piciorului după ridicarea piciorului pentru a vă pregăti pentru pasul următor. În esență, pe măsură ce piciorul superior se leagănă înainte, piciorul inferior este oscilat înainte gratuit. Apoi, pe măsură ce este plantat, corpul călătorește deasupra din cauza mișcării piciorului superior.

Singurul efort major din partea inferioară piciorul este acea tracțiune finală. Și rețineți că partea superioară a piciorului și partea inferioară a piciorului sunt drepte atunci când se întâmplă, permițând ca forța să fie transmisă cât mai eficient posibil întregului corp. Dacă genunchiul îndoit pe măsură ce se întâmpla acea împingere, ar exista un transfer de energie ineficient.

De aceea lucruri precum alergatul sau mersul pe jos nu pot fi susținute: genunchiul întotdeauna îndoit înseamnă mai puțin transfer eficient de energie. O persoană într-o formă rezonabilă poate merge continuu ore întregi. Cineva forțat să meargă cu genunchii chiar ușor îndoiți tot timpul ar putea să meargă câteva sute de metri și probabil să fie în agonie până la sfârșit.

Uită-te acum la genunchiul din spate. Piciorul inferior nu poate exploata efectul pendulului, deoarece va trebui să fie tras în sus pentru a se balansa înainte. În timp ce piciorul inferior uman se leagănă înainte și este oprit fără ca efortul muscular să meargă mai departe de articulația genunchiului, în genunchiul din spate aveți nevoie de mușchi pentru a îndrepta piciorul pe treaptă și a-l menține drept, deoarece înclinația naturală ar fi ca articulația să se plieze redirecţiona. Mușchii sunt forțați să lucreze tot timpul.

Acum gândiți-vă la ce se întâmplă în ultima parte a pasului, deoarece degetele de la picioare generează forța pe măsură ce iadul este ridicat. Ei bine, cum este ridicat călcâiul? Din nou, uitându-ne la genunchiul normal: exact când se termină împingerea degetelor de la picioare, piciorul superior leagănă înainte, determinând îndoirea genunchiului. Acest lucru scurtează lungimea totală efectivă a piciorului, permițând piciorului să curățeze solul în timp ce se leagănă înainte.

Pe genunchiul din spate, acest lucru nu se poate întâmpla. Nu există un efect neted, eficient din punct de vedere energetic. modalitate de a ridica piciorul inferior pentru a curăța solul în timp ce se deplasează înainte. Singurul mod în care pot vedea că se întâmplă este că bipedul cu genunchi invers ar trebui să sară continuu, împingându-se suficient de tare, astfel încât să existe suficient spațiu pentru a curăța solul, astfel încât glezna și genunchiul să poată fi îndoite pentru a le trage în sus pentru a curăța solul. . Aceasta va duce inevitabil la mult mai multă energie direcționată spre mișcarea corpului în sus și în jos în loc să înainteze, deci mult mai puțin eficientă din punct de vedere energetic în general.

S-ar putea să existe un mod de a rezolva problema trunchiului care sări „Dacă bipedul cu genunchi invers nu a îndreptat niciodată genunchiul, menținându-l flexat continuu pentru a acționa practic ca un amortizor pentru a minimiza cantitatea de împingere în sus direcționată în trunchi. Dar apoi, aceasta se confruntă din nou cu problema eficienței energetice: o parte semnificativă a forței create de picioare și degetele de la picioare nu este folosită pentru mișcarea înainte și se pierde.

Revenind la punctul pe care l-am făcut despre un picior protetic inferior și cum într-un genunchi uman normal nu necesită altceva decât mișcarea piciorului superior pentru a funcționa, un picior protetic inferior pe partea biped în spate-genunchi ar necesita un fel de mecanism alimentat în ordine a functiona. Acest lucru demonstrează diferența de eficiență energetică dintre cele două: se poate funcționa fără energie, nu se poate.

Comentarii

• Mulțumesc, a fost foarte util! Apreciez explicația fizicii picioarelor.