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$\开始组$

考虑一下蛇爬上墙或蚂蚁爬上墙,是哪种力量造成的?

一个明显的答案是摩擦力,但我的问题是,如果墙壁和蛇之间有正常的反应,蛇应该在水平方向加速;显然情况并非如此,外力正在平衡墙施加的正常反作用力。

如果墙壁和蛇之间没有法向力,也就没有摩擦力。

$\端组$
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  • 2
    $\开始组$ 这是壁虎,不是蛇或蚂蚁。但你可能会发现它很有趣。最粘稠的非粘性物质 $\端组$
    – 注释314
    评论 5月16日2:59
  • $\开始组$ 对于昆虫来说,这更像是人类爬山,而不是在平面上摩擦 $\端组$
    – RC_23型
    评论 5月16日3:12
  • $\开始组$ @RC_23我也不明白一个人爬山的自由身体图。。 $\端组$ 评论 5月16日4:24
  • 2
    $\开始组$ 在许多情况下,蛇甚至不会攀爬,尽管看起来很像:只要他们接触到墙上面或下面的平地,他们基本上就可以把手伸到墙上。水平地面上的垂直力加上肌肉张力,以保持他们的身体处于正确的形状。它们基本上是由肌肉组织制成的厚壁管,由脊椎提供额外的支撑,围绕着中间的一些内部器官。 $\端组$ 评论 5月16日13:48
  • $\开始组$ 当我们(伍克贝克尔诱导的)在我的房子里出现侧线问题时,我曾有一次很高兴看到一条蛇从我的二楼侧线上爬出来,嘴里叼着一个鸟蛋(在我的一生中从未为蛇欢呼过),然后看着它带着奖品顺着房子的一侧滑下。它肯定是在使用它的整个身体,而且风很大,就像在一座大山上来回颠簸的道路。我怀疑物理原理是相似的。 $\端组$ 评论 5月16日13:48

4个答案4

重置为默认值
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$\开始组$

你可能把整个事情都想错了。现实世界中的墙壁并不光滑。正常反应具有垂直分量,蛇的重量由此平衡。


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蛇的运动

首先,我要说的是,我不是蛇方面的专家,所以在引用或分享这个答案之前,请先做自己的研究。

由于没有腿,蛇不得不用各种方法四处游动。每一种方法都有自己的优点,蛇可以根据其所在表面的地形和纹理进行选择。其中一种方法称为横向起伏,可以用来爬过粗糙的墙壁。

在这种模式下,蛇通过抓住它来爬墙,要么用它的身体作为一个整体,要么用它的鳞片抓住墙上不规则的表面,就像登山者用斧头爬一样。


本研究研究表明,蛇可以触动肚皮,主动产生摩擦力,以便向前移动。


这是我用Scratch制作的一个动画,它可以让我了解他们如何在这个位置移动。看看!

然而,作为本研究指出,横向起伏是蛇最慢的运动方式之一,它们很少选择这样做。如果表面足够粗糙或有凹槽,蛇就会找到可以锁定的位置,并推动它通过(协奏曲运动,B)。

攀登杆子和树木时,他们大多使用手风琴动作。

结论

总之,为了让所有这些方法都起作用,你需要表面的不规则性,这给我们带来了这次讨论的重要信息。蛇爬不上光滑的墙壁。因此,如果你需要防止蛇爬进你的房子,在墙上贴上光滑的瓷砖/墙纸。

参考文献:

  1. 蛇移动鳞片以增加摩擦力-生物摩擦学
  2. 为什么树栖蛇不应该是圆柱形的:体型、倾斜度和表面粗糙度对运动有相互作用-实验生物学杂志
  3. 蛇的鳞片推动它们爬上树干-NBC新闻
  4. 蛇的运动-维基百科
  5. 利用新的动态曲线生成蛇形机器人协奏曲运动-国际建模与优化杂志
$\端组$
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$\开始组$

答案因物种而异,但从经验来看,一条足够湿润的幼蛇可以利用其身体上的水的表面张力将其拉到正在爬升的表面。

另一个相关的注意事项是,在蛇的外壳上盖上盖子,即使它们是比蛇高很多的平面垂直玻璃。

$\端组$
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  • 2
    $\开始组$ 我认为单靠表面张力是不够的-这里是示例问题#1(fsz.ifas.ufl.edu/surfacetensionand毛细血管/html/…)表明水平粘附力可能等于几克的重量。这不会提供足够的法向摩擦力来支撑一条在光滑表面上重量超过几克的蛇。水的表面张力在液体中异常强烈,但在每米接触几毫牛顿时仍然很弱。 $\端组$
    – 核Hoagie
    评论 5月16日14:52
  • 2
    $\开始组$ 在潮湿的表面上发现摩擦系数>1是很奇怪的,而当摩擦系数<1时,粘附力必须大于蛇自身的重量。但这意味着,仅表面张力就可以支撑蛇的重量,据我所知,这是不可能的——蛇在水中游动,它们不像水蜘蛛那样在水面上掠过(即使是很小的蛇,其质量也只有0.1%左右)。 $\端组$
    – 核Hoagie
    评论 5月16日16:08
  • $\开始组$ @CortAmmon“墙的法向力将其推离墙”,墙会抵抗,但我不认为有法向力,除非有相反的力反对它,我不知道在给定的情况下这会从哪里来。 $\端组$ 评论 5月17日19:32
  • $\开始组$ @Jimmy James它与水把它拉向墙壁的力量相反。也许不是整个画面中最重要的力量,但它就在那里。 $\端组$ 评论 5月18日3:52
  • $\开始组$ 蛇有一个巨大的、绝对巨大的接触面(可能比赛车多50平方厘米)。你可以很容易地把一条长香肠粘在一个垂直的玻璃上,至少在瞬间,香肠上会有任何随机的油脂或水分 $\端组$
    – 胖子
    评论 5月18日14:55
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$\开始组$

主要是由于表面张力(而非摩擦力)。谷歌搜索类似表面张力昆虫壁将产生许多不同难度的打击(就了解物理而言)

例如,这是文章的摘要利用表面张力的昆虫感应壁面机器人:

本文介绍了一种利用表面张力在光滑的垂直表面上行走的昆虫驱动的壁面爬行机器人。机器人的粘附机制灵感来自蚂蚁的附着系统,该附着系统负责粘附器官和表面之间的分泌液体薄膜。利用MEMS技术制备了两种由PDMS和玻璃制成的粘合垫,并对其粘合性能进行了测试。此外,还开发了一种脚上安装有粘合垫的六足机器人。机器人重9.5克,以交替的三脚架步态行走。它成功地在垂直和倒置的玻璃表面上行走。

(重点是我的)

$\端组$
2
  • $\开始组$ 据我所知,蛇不会像其他爬行动物或昆虫那样分泌粘性液体来帮助它们粘附在墙上。你链接的文章使用了一种表面张力比水大几个数量级的特殊液体来实现墙壁粘附。蛇应该用什么液体粘在墙上?水的表面张力根本不够强。 $\端组$
    – 核Hoagie
    评论 5月16日15:41
  • $\开始组$ @NuclearHoagie这个答案并没有对蛇提出任何要求。另一方面,这个问题确实涉及蚂蚁。 $\端组$ 评论 5月16日16:00
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$\开始组$

我年轻时曾养过一系列爬行动物,目的是成为一名爬虫学家。蛇腹部有独特的鳞片,称为鳞片,有助于抓握地面或树皮等表面,帮助爬行或攀爬。这些鳞片的一个有趣事实是,它们由角蛋白构成,角蛋白与人类指甲和头发中发现的材料相同。

树栖蛇的爬树能力是由其鳞片促进的。它们腹侧或腹部的鳞片经过改良以提供额外的抓地力,使它们能够抓住树皮或藤蔓的粗糙纹理。此外,它们的鳞片有小的钩状结构,进一步增强了它们紧贴树枝的能力,防止它们滑倒或掉落。

发件人https://vitalprog.com/snake-clinging-branch-how-snakes-cling-trees-and(https://vitalfrog.com/snake-bring-branch-how-snakers-trees-and)/

有关更正式的物理论述,请参阅https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0812533106.

$\端组$

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