Dlaczego chodzimy w taki dziwny sposób? Odpowiedź zaskakuje
Tego, jak chodzić, uczymy się w swoim życiu dość szybko. Najpierw raczkujemy, potem chwiejnym krokiem przemierzamy ogromne miasta składające się z wysokich mebli w naszych domach. Gdy już pewnie stawiamy stopę za stopą, chodzenie staje się rutynową czynnością, nad którą niezbyt się zastanawiamy. Jak się jednak okazuje, nie jest ona tak prosta, jak mogłoby się wydawać.
- Chodzenie kryje w sobie pewną tajemnicę.
- Naukowcy już dawno zaobserwowali, że gdy chodzimy, nasza noga, dotykając podłoża, odbija się dwa razy, zanim rozpocznie kolejny krok. Dzieje się to zaraz po tym, jak zginamy kolano, a następnie tuż przed wykonaniem kroku.
- Pierwsze odbicie pomaga zamortyzować uderzenie naszego ciężaru w ziemię. Jaka jest jednak rola drugiego odbicia? Dotychczas naukowcy nie znali odpowiedzi na to pytanie.
Odpowiedź znaleźć można w badaniu opublikowanym na łamach czasopisma naukowego "Physical Review". Badacze z Uniwersytetu w Monachium wymodelowali siły fizyczne, które napędzają podwójne odbicie i dzięki temu wydedukowali, że może być to technika, która oszczędza energię. Kluczowe w tej kwestii jest to, że nasz gatunek przedkłada wytrzymałość nad szybkość — i to prawdopodobnie właśnie dlatego chodzimy tak, a nie inaczej.
Aby utworzyć model, badacze zredukowali układ stopa-noga do czterech stawów — biodrowego, kolanowego, skokowego i palców. Wykorzystali też dane, jakie Susanne Lipfert, czyli współautorka badania, zgromadziła jako studentka, a były to informacje o siłach i pozycjach stawów 21 osób utrwalonych na wideo podczas chodzenia na bieżni. Dzięki temu opisali ruch stopy od pięty do palców tak, jakby był to prosty obiekt, który toczy się po ziemi.
Powstały model pozwolił określić ilościowo dwa czynniki, które wpływają na sposób poruszania się stopy: siłę górnej części ciała, utrzymującej ją w zakotwiczeniu na podłożu oraz moment obrotowy kostki, próbującej obrócić nogę do wymachu. Tak długo, jak siła górnej części ciała jest większa niż moment obrotowy kostki, pozostajemy w pozycji pionowej, a im dłużej trwa ten proces, tym ciężej pracuje nasza kostka, by go przezwyciężyć, co w końcu generuje dostatecznie dużo siły, by popchnąć nogę do przodu.
"To tak, jakby natura wymyśliła sprytną sztuczkę, by obejść ograniczenia wynikające z konstrukcji ludzkiego ciała" - mówi Daniel Renjewski, inżynier mechanik, który kierował badaniami. Proces porównuje on do katapulty. Drugie odbicie podczas naszego chodu daje kostce ostateczne pchnięcie, którego ta potrzebuje, by zacząć wykonywać następny krok.
Czytaj także | Uczniowie przeginają z ChatGPT. Urzędnicy więc zrobili to
