Российские учёные разрабатывают инновационные материалы для очистки воды от загрязнителей

Группа учёных из Московского физико-технического института (МФТИ) в сотрудничестве с коллегами из Новосибирска разработала уникальные наноматериалы дл...

Исследователи рака разработали новый метод

Исследователи из Шарите—Университетской медицины Берлина разработали метод определения оптимального времени для лечения рака, основываясь на внутренни...

Искусственный интеллект помогает изучить эволюцию самок

Дарвин предполагал, что самцы более разнообразны, поскольку самки выбирают партнеров по их внешности, тогда как Уоллес считал, что основным фактором р...

Исследования показали, что растительные патогены используют фаговые элементы для борьбы с бактериями

Бактериофаги, вирусы, атакующие и уничтожающие бактерии, играют важную роль в регулировании популяций микробов в природе. Новое исследование, проведен...

Технологии позволяют создавать 3D-изображения мозга с субклеточным разрешением

Наблюдение за структурами в мозге человека, независимо от их размера, всегда было мечтой нейробиологов. В новом исследовании, опубликованном в журнале...

Почему современные люди — идеальный размер для скорости

Почему современные люди — идеальный размер для скоростиСамое быстрое животное на суше — гепард, способный развивать скорость до 104 км/ч. В воде лидируют желтоперый тунец и вау, достигая 75 и 77 км/ч, соответственно. В воздухе титул самой быстрой птицы в горизонтальном полете (не считая пикирования) принадлежит стрижам-белогорлым иглохвостам, которые могут лететь со скоростью более 112 км/ч.

Что объединяет этих быстрых животных? Все они имеют средний размер для своего класса — ни слишком большие, ни слишком маленькие. Это кажется парадоксом: чем больше масса животного, тем длиннее его конечности, но даже самые длинные ноги, как у слонов, не делают их быстрыми.

Мои коллеги и я сделали важный шаг к разгадке этого феномена. С помощью виртуальной модели тела человека мы исследовали движения конечностей и мышц, чтобы понять, что ограничивает скорость. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

От человека размером с мышь до гиганта

С начала 2000-х ученые разрабатывают OpenSim — виртуальную модель тела человека с точной анатомией костей, мышц и сухожилий. Этот проект используется для изучения движений человека, моделирования эффекта упражнений и оценки последствий хирургических операций на мягких тканях.

В 2019 году бельгийские исследователи создали симуляцию, основанную на физике, где модели было дано задание двигаться с определенной скоростью. Модель сама определяла, какие мышцы активировать для ходьбы или бега с заданной скоростью.

Мы пошли дальше и уменьшили модель до размера мыши, а затем увеличили до размеров слона. Это позволило выяснить, при каком весе модель может двигаться быстрее всего.

Оптимальная масса для скорости

Наши исследования дали интересные результаты. Модель весом 2000 кг не могла двигаться, как и модель весом 1000 кг. Самая большая движущаяся модель весила 900 кг, что предполагает, что для передвижения человеческому телу нужен предел массы. Самой быстрой же оказалась модель весом около 47 кг — как у среднего гепарда.

Причина кроется в мышечной силе. Для увеличения скорости требуется более сильное отталкивание от земли. Однако у крупных моделей мышцы были ограничены своей способностью создавать усилие: их рост по массе превышал рост по площади поперечного сечения, что делало мышцы относительно слабее. В итоге, чем крупнее модель, тем меньше её мышцы могли разгоняться, что и замедляло её.

Эти выводы помогают понять, почему современные люди, находясь в среднем диапазоне массы, идеально приспособлены для скорости.


Комментарии:

Оставить комментарий

Казахстан осуществит мониторинг и контро..

Казахстан намерен создать систему дистанционного зондирования Земли. Система сыграет роль наземного комплекса управления спутниками и ... подробнее

Кабачки. Несравненные и любимые!..

Кабачки в моей семье обожают. Хотя у многих молодых хозяек отношения с этим овощем, мягко говоря, напряженные. Как можно приготовить ... подробнее

Холецистит у детей: симптомы и лечение..

Холецистит является заболеванием, которое характеризуется воспалением стенки желчного пузыря. У детей заболевание встречается крайне редко. подробнее

Все замечания и пожелания присылайте на info@greenrussia.ru.
Зеленая Россия – портал для дачников России. Все права защищены и охраняются законом. © 2007 - 2024.

При использовании материалов сайта, активная ссылка на www.greenrussia.ru обязательна.