虎爪的力量来自对数螺旋线!不学好数学, 人连1只大猫都不如

老虎的爪子锋利又结实,呈现出弯钩状。老虎在树上挂爪的时候,可以把树的木质抓出深深的疤痕。

成年的雄狮的爪子可以达到4~5公分长度,老虎的爪子比雄狮的爪子长一倍,可以达到8~10公分。和所有的猫科动物(猎豹除外)一样,虎爪的伸缩由两组肌肉、肌腱控制,组成一个围绕着第2指骨节点的杠杆结构,不用的时候可以完全收进。

》科学家为了研究虎爪的力量,专门进行了实验。

研究人员在一根挖空的原木上开了一个小口子,把一块新鲜的牛腿骨固定在一个树洞里。这个树洞开口的大小只允许老虎爪子探进去,而不允许老虎把头伸进去咬。

老虎对这个物体表示出了极大的兴趣,用爪子抓着固定在原木上的骨头。随后研究人员对虎爪留在骨头上的痕迹进行了检测。

结果显示,虎爪可以轻易的刺穿骨膜,深入骨质,留下V形疤痕。扫描电子显微镜显示的疤痕,穿透了骨基质。

骨骼的硬度是5,虎爪硬度只有2.5。要对骨骼造成如此的伤害,虎爪要施加相当高的力量。

》猫科动物的爪子必须具备很高的抗张拉强度。

组成虎爪的成分和人手指甲的成分一样,是角蛋白。

角蛋白的大分子链会扭曲成螺旋状,形成具有纳米空腔的纤维状组织结构,具有极其高的抗压强度和抗拉强度。

猫科动物的肌肉主要是快肌纤维,相比之下人类的肌肉纤维只有1/3快纤维。猫科动物的反应速度是人的3~5倍。

老虎四肢的力量大的惊人,一掌挥出可以达到几百公斤的力量。拳王泰森曾经饲养过一只雌性的白虎,体重大约在100公斤。有一次这只白虎发怒,轻易就把泰森按在地上,一动也不能动。经过长时间的安抚,拳王才从虎爪下逃脱。

》除了惊人的力量以外,猫科动物的爪子是完美的切割工具,这其中的秘密源于它们特定的形状。

猫科动物的爪子是对数螺旋线形状。对数螺旋线是一条趋向于一点,但是永远也无法到达尽头的螺旋线。把螺旋线无限放大,每一段的形状都会相同。

对数螺旋线有非常优秀的力学性能,黄金螺旋线也是对数螺旋线的一种。

用于隧道掘进的盾构机上面的刀具,排列形状就是对数螺旋线。水泵叶片的形状也是对数螺旋线。

》虎爪的内缘和外缘是两条对数螺旋线。

当虎爪刺入肌肉组织的时候,内外缘同时受均匀压力的结果,是形成一个让虎爪向内旋转的合力,更深入软组织。

当虎爪被硬物卡住的时候(指虎爪切割物体的内外缘,而不是指两侧),点状施力点施加的压力垂直于切线方向,形成一个逆时针向外旋转的力矩,虎爪可以很轻松的退出。

如果用一个夹子做实验,虎爪(切割面)是很难被夹住的。

猫科动物身上的每一个部件都是经过大自然精心设计的,在所有的食肉动物中,只有它们才是完美杀戮机器!

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