แมวพลิกตัวกลางอากาศได้ ทั้งที่ไม่มีอะไรให้ยัน

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

เวลาเห็นแมวหงายท้องกลางอากาศแล้วค่อย ๆ หันเท้าลงพื้น คำถามคือมันทำได้อย่างไรทั้งที่ไม่มีอะไรให้ถีบ

แมวพลิกตัวด้วยการบิดลำตัวเป็นส่วน ๆ ไม่ได้หมุนทั้งร่างเป็นก้อนเดียว ส่วนหน้าและส่วนหลังเปลี่ยนท่าต่างกัน ทิศของอกกับสะโพกจึงค่อย ๆ หันสวนกันจนเท้าหันลงพื้นได้

ข้อชวนงงคือ เมื่อไม่มีอะไรให้ดันตัว แมวเริ่มหมุนได้อย่างไร? กฎอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมบอกว่า หากไม่มีแรงบิดจากภายนอก ปริมาณการหมุนรวมของวัตถุจะไม่เพิ่มขึ้นเอง ถ้าแมวเริ่มตกโดยไม่มีการหมุนรวม มันก็ไม่ได้สร้างการหมุนทั้งตัวขึ้นมาจากอากาศว่าง ๆ

สิ่งที่แมวทำคือเปลี่ยนท่าของร่างกายไปพร้อมกับการขยับขา ลำตัวที่ยืดหยุ่นบิดได้ทำให้ช่วงอกกับช่วงสะโพกเคลื่อนคนละทาง ส่วนที่หุบขาเข้าหาตัวจะหมุนได้เร็วขึ้น ขณะที่อีกส่วนเคลื่อนชดเชยในทิศตรงข้าม การหมุนย่อยเหล่านี้หักล้างกันในภาพรวม แต่ช่วยเปลี่ยนแนวหน้าอกและเท้าให้หันลงได้

งานวิชาการในวารสาร Bioinspiration & Biomimetics อธิบายว่าท่าพลิกตัวของแมวเกิดจากการบิดและงอระหว่างลำตัวส่วนหน้าและส่วนหลัง การเปลี่ยนรูปยังเปลี่ยนการกระจายน้ำหนักและโมเมนต์ความเฉื่อย ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวกับความต้านทานต่อการหมุน ผู้เขียนอธิบายด้วยว่าแมวไม่จำเป็นต้องมีแรงผลักจากพื้นเพื่อจัดแนวลำตัวระหว่างตก

นักวิจัยญี่ปุ่น ทาคาชิ คาวามูระ ศึกษาการกลับตัวของแมวทั้งด้วยการวิเคราะห์และการทดลอง ก่อนสร้างหุ่นยนต์ต้นแบบให้ลองขยับกลางอากาศ งานปี 2014 รายงานว่าหุ่นยนต์ทำท่าพลิกได้ครบ 180 องศา การทดลองนี้ช่วยสาธิตหลักการอนุรักษ์โมเมนตัม แต่ไม่ได้หมายความว่าหุ่นยนต์จำลองรายละเอียดการเคลื่อนไหวของแมวได้ทุกจังหวะ

แล้วหางจำเป็นแค่ไหน? หางของแมวขยับไปพร้อมกับการพลิกตัว จึงมีคนเสนอว่ามันอาจช่วยปรับทิศทางให้ละเอียดขึ้น แต่บทความวิชาการของ Jusufi และคณะรายงานว่า การเปรียบเทียบแมวมีหางกับแมวไม่มีหางไม่พบความแตกต่างด้านการกลับตัวกลางอากาศ หางจึงไม่ใช่เงื่อนไขที่ขาดไม่ได้ กลไกหลักอยู่ที่การบิดลำตัวและขยับส่วนต่าง ๆ ให้สัมพันธ์กัน

แมวไม่ได้อาศัยเวทมนตร์หรือถีบอากาศให้ตัวหมุน มันเปลี่ยนรูปร่างเพื่อจัดแนวร่างกายใหม่ โดย โมเมนตัมเชิงมุมรวมยังคงเดิม ท่านี้ช่วยให้หันเท้าลงก่อนแตะพื้น แต่ไม่ได้ทำให้การตกจากที่สูงปลอดภัยทุกครั้ง

ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th