盤點(diǎn)那些懂物理學(xué)的動(dòng)物有哪些（水黽）

如果一只動(dòng)物在覓食的過程中不小心從樹頂?shù)粝聛�，它們就不�?huì)知道這是地球的引力。然而，理論的不足并不意味著這些動(dòng)物就不會(huì)用困難的物理定律來練習(xí)。當(dāng)我們掌握了一些物理知識(shí)后，我們就能理解一些讓人難以置信的動(dòng)物“神技”和生活習(xí)慣。

這種動(dòng)物會(huì)“輕功”

水面上，一只動(dòng)物悠閑地飄著。它很苗條，有六條腿。它能平穩(wěn)地踏在水面上，不怕弄濕或沉入水中。它是水黽。為什么水黽不會(huì)因?yàn)橹亓Χ�下沉�?/p>

任何學(xué)過物理學(xué)的人都知道，如果物體的重量小于液體的浮力，它就不會(huì)下沉。因此，水上行走者要想在水上順利行走，就需要有很大的浮力。就像希臘科學(xué)家阿基米德指出，物體的浮力等于液體下沉?xí)r的重力。但是，它是在液體的外表面，而不是在液體中，因此需要應(yīng)用不同的計(jì)算規(guī)則。

無論是落葉還是水黽，當(dāng)它們落在液體表面時(shí)，決定浮力的主要因素有兩個(gè)：一是液體表面產(chǎn)生的張力的強(qiáng)度，二是生物與液體接觸的表面積。

所謂液體張力，就是它的表面會(huì)像蹦床一樣緊繃而富有彈性。水的表面張力很大。水行俠的腳只要平放在水面上，與水的接觸面積就可以達(dá)到100%到一平方厘米，產(chǎn)生的浮力足以使水上漫游者保持一種輕盈的姿勢。這就是為什么大多數(shù)水黽可以在水上安全地行走甚至跳躍。

長得太“胖”，也能飛得高，跳得遠(yuǎn)

早在20世紀(jì)初，一些學(xué)者用傳統(tǒng)的空氣動(dòng)力學(xué)定律證明大黃蜂是不可能飛行的，因?yàn)樗鼈兊纳眢w太胖，翅膀太小，產(chǎn)生的推力比大黃蜂的體重還大。事實(shí)上，大黃蜂不僅能正常飛行，還能飛出比珠穆朗瑪峰高100多米的高度。那么這些學(xué)者錯(cuò)在哪里了？

原來他們用的模型太簡單了。他們假設(shè)黃蜂不拍打翅膀，像飛機(jī)機(jī)翼一樣堅(jiān)硬，而忽略了黃蜂翼尖的軌跡。

與其他昆蟲相比，大黃蜂拍打翅膀的頻率更高，每秒150次，以產(chǎn)生升力。此外，大黃蜂翼尖的軌跡不是簡單的上下運(yùn)動(dòng)，而是呈“8”字形或“Q”字形軌跡。當(dāng)大黃蜂向下拍打翅膀時(shí)，這個(gè)軌跡會(huì)在翅膀的前緣產(chǎn)生一個(gè)叫做前緣渦的空氣渦。這種漩渦的存在會(huì)在黃蜂翅膀上方形成一個(gè)低壓區(qū)，類似于一個(gè)小旋風(fēng)，使黃蜂獲得向上的升力。

蜘蛛善于利用靜電

漫威漫畫中最受歡迎的超級(jí)英雄之一是蜘蛛俠。蜘蛛俠有很強(qiáng)的攀爬能力。他可以徒手攀爬高樓的外緣，甚至可以在天花板上自由穿梭。在與敵人作戰(zhàn)時(shí)，他還可以噴灑蜘蛛絲，使之牢牢地粘在一起。雖然蜘蛛俠在現(xiàn)實(shí)生活中并不存在，但在動(dòng)物世界中卻有一個(gè)真實(shí)的蜘蛛俠版本。蜘蛛能在屋檐和墻上飛的原因在于它們的腳。從力學(xué)角度看，當(dāng)兩個(gè)固體表面相互靠近時(shí)，它們之間的相互作用非常復(fù)雜，包括范德華力、靜電力、耦合力、毛細(xì)力等。蜘蛛的腳上有很多剛毛。當(dāng)它們與物體表面的分子相互作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生范德華力。范德華力是中性分子相互靠近時(shí)產(chǎn)生的一種弱電磁力。大量范德華力的疊加足以支撐蜘蛛的重量。

除了爬行，蜘蛛也非常善于捕食。很多人可能會(huì)認(rèn)為蜘蛛的網(wǎng)是粘性的，小蛾子、蚊子或其他動(dòng)物在飛行過程中碰到蜘蛛網(wǎng)就會(huì)成為蜘蛛的食物。然而，這些小動(dòng)物并不是都被蜘蛛網(wǎng)誤抓了。

隱形海馬

矮海馬只有2.5厘米長，被稱為“世界上最慢的魚”，每小時(shí)只能走1.5米。如果水下有100米的沖刺。這些尖頭、卷尾的生物需要將近三天的時(shí)間才能到達(dá)終點(diǎn)，但從生理角度來看，它們緩慢的生活方式也是有道理的。

在溫暖的加勒比海，住著矮海馬和大多數(shù)魚類都愛吃的橈足動(dòng)物，它們是毫米大小的透明甲殼類動(dòng)物。橈足類為了躲避遍布海洋的兇猛敵人，有著靈敏的觸角，能探測到最小的液體運(yùn)動(dòng)。一旦探測到水中的運(yùn)動(dòng)，橈足類在一秒鐘內(nèi)可以游出500倍于身體距離的距離，而獵豹在一秒鐘內(nèi)只能跑出30倍于身體距離的距離。

面對(duì)賽跑冠軍的獵物，慢吞吞的海馬要想吃到獵物就得躡手躡腳。好在海馬的頭部是一個(gè)又長又窄的三角形，這樣可以更好地抵抗液體阻力的干擾，使水不會(huì)有太大的震動(dòng)。

狗狗的甩干大法

把棍子扔進(jìn)水里，受過訓(xùn)練的狗會(huì)直接跳進(jìn)水里把棍子撿起來。問題是狗的毛很厚。被打濕后，身體會(huì)很重。一個(gè)27公斤的濕狗皮毛將含有0.4公斤的水，狗將消耗身體熱量的20%來除去水分。那么，狗是如何保持自身干燥的呢？

利用人體熱量加熱空氣和蒸發(fā)水分需要大量的能量。于是，狗選擇了另一種方式——甩干自己。狗的拋水動(dòng)作會(huì)從頭部開始，能量波會(huì)以頭部為參照點(diǎn)傳播到身體其他部位，頭部扭轉(zhuǎn)幅度越大，波的幅度越大。當(dāng)狗使用“甩干”法時(shí)，雖然身體的頻率與皮層相同，但身體不能像皮層那樣扭曲，因?yàn)槠�層比較松弛。當(dāng)身體劇烈擺動(dòng)時(shí)，毛發(fā)的擺動(dòng)幅度大于身體和頭部，因此加速度會(huì)增加。這種行為就像揮舞鞭子。