{"id":3847,"url":"\/distributions\/3847\/click?bit=1&hash=bc07366a6481421a3285442ad4d15e52e40fcff690631a2a988f8ab7935f89f9","title":"\u041f\u0440\u043e\u0432\u0435\u0440\u044f\u0442\u044c \u043a\u043e\u0434 \u043d\u043e\u0432\u0438\u0447\u043a\u043e\u0432 \u0438 \u043f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0430\u0442\u044c \u0437\u0430 \u044d\u0442\u043e \u0434\u0435\u043d\u044c\u0433\u0438","buttonText":"\u041a\u0430\u043a \u044d\u0442\u043e?","imageUuid":"2d5b949a-5ac1-587d-aac5-43560e643b30","isPaidAndBannersEnabled":false}

Задача о падающей кошке и её решение с помощью программы для создания анимации Cascadeur Статьи редакции

Почему животное всегда приземляется на четыре лапы.

Все знают, что кошка всегда приземляется на четыре лапы, как бы её ни бросили. Этот вопрос давно занимал физиков, и было предложено несколько моделей того, как это кошке удается. Все эти модели достаточно приблизительны и обычно ограничиваются двумя цилиндрами, из которых «состоит» кошка.

Основатель студии Banzai Games Евгений Дябин в колонке для DTF рассказал, как команда программы для создания анимации Cascadeur попробовала смоделировать переворот кошки на более подробной физической модели.

Проблема переворачивания кошки

Раньше физики думали, что кошка может заранее рассчитать своё вращение и в начале падения успевает правильно оттолкнуться, приобретая начальный угловой момент. Но эксперименты показали, что даже если кошку подвесить за лапы на верёвки, а потом резко перерезать их, то кошка всё равно умудряется перевернуться.

Видимо, это специальный рефлекс у кошек — они неосознанно делают правильное движение, когда теряют опору, и ориентированы в пространстве неправильно. Правда, в невесомости этот рефлекс даёт сбой, но даже там видно, что кошки могут своими движениями менять ориентацию в пространстве.

Мы решили попробовать воспроизвести этот кошачий трюк в Cascadeur. Наша физическая модель кошки позволяет моделировать её движение достаточно подробно.

Основная проблема переворачивания кошки заключается в том, что без точек опоры кошка не может менять свой угловой момент. Если изначально угловой момент равен нулю, то и дальше он будет оставаться нулевым.

Раньше мы думали, что кошки разворачиваются за счёт хвоста — крутят его в одну сторону, а тело из-за этого поворачивается в противоположную, сохраняя суммарный угловой момент нулевым. Это логичная идея, но, похоже, одного хвоста недостаточно — видео реальных экспериментов показывают, что кошки делают что-то более сложное. Тем более кошка может перевернуться вообще без хвоста.

Оказывается, физики в разное время предлагали разные решения этой задачи.

Например, в 1894 году Л. Лекорну предложил модель, в которой кошка состоит из двух цилиндров, которые проворачиваются под углом друг к другу. Это было почти не замечено научным сообществом, но позже эту идею в 1935 году развили нидерландские исследователи Радемакер и Брак.

В экспериментах заметно, что кошка сгибает туловище посередине. Можно представить переднюю и заднюю половины тела кошки, как два цилиндра, которые могут проворачиваться вдоль своих осей. Если между осями цилиндров есть угол, то их проворот вдоль своих осей создаст общее компенсационное вращение в противоположную сторону, чтобы суммарный угловой момент остался нулевым.

Мы попробовали воспроизвести это с нашей саблезубой кошкой в Cascadeur.

Но как бы мы ни сгибали тело, поворота на 180 градусов нам добиться не удалось. За одно такое движение кошка проворачивалась максимум градусов на 120. Мы пришли к выводу, что одного этого движения не достаточно.

Также у физиков популярна модель, предложенная М. Гийу, учитывающая поджатие лап. Если сначала поджать передние лапы, задние лапы вытянуть, а переднюю половину тела повернуть вдоль оси относительно задней половины, то за счёт разницы в моментах инерции передняя половина повернется больше, чем задняя половина повернется в обратную сторону.

После этого можно поджать задние лапы, вытянуть передние лапы, а заднюю половину тела повернуть относительно передней, возвращая в исходное состояние, то задняя половина повернется больше передней, и итоговое положение кошки окажется повернутым, несмотря на то, что суммарный угловой момент всё время оставался нулевым.

Эта модель кажется логичной, но остается важный вопрос: почему кошка обычно вытягивает только одну переднюю и одну заднюю лапы, хотя выгоднее было бы максимально вытягивать сразу две передние, а потом две задние лапы?

Внимательно изучая видео мы заметили, что кошка не просто вытягивает одну переднюю лапу и одну заднюю, а загребает ими в противоположных направлениях.

Наша физическая модель более подробна, чем просто два твёрдых тела. В ней можно воспроизвести сложное движение лап.

Поэкспериментировав с этим загребанием лапами, мы получили неожиданно сильный вклад этого движения в переворот кошки. Если использовать изгибание тела плюс загребание лапами, то этого достаточно, чтобы кошка развернулась на 180 градусов и более.

В нашем эксперименте мы почти не использовали хвост, так как у нашей саблезубой кошки он совсем маленький. Но в жизни кошки чуть меньше загребают ногами и меньше изгибают тело, а часть переворота действительно обеспечивают хвостом.

Итого, мы пришли к мнению, что кошки используют сразу несколько принципов. Наибольший вклад имеет изгиб туловища, на втором месте по вкладу — загребание лапами, и дополнительно помогает хвост.

Может быть, наши эксперименты не тянут на научную работу, но надеемся, что вам было интересно и вы лучше поняли, как кошке удается этот трюк. Будем рады ответить на вопросы в комментариях.

0
140 комментариев
Написать комментарий...
A Girl with a Bow
Но эксперименты показали, что даже если кошку подвесить за лапы на верёвки, а потом резко перерезать их, то кошка всё равно умудряется перевернуться.
Ответить
Развернуть ветку
Планета

Надеюсь подрезают веревку, а не лапы.

Ответить
Развернуть ветку
1 комментарий
Tim

Вспомнил как друг(ну как друг, сосед во дворе) в детстве внезапно взял котенка на улице, когда мы играли и сказал, что сейчас сбросит его с 4 этажа. Я пытался его остановить но он все же побежал наверх, чтобы его скинуть Не знаю, может чтобы показать крутым. В итоге кинул котенка с 4 этажа. Кинул, как я помню, он прям его так с размаха но котенок все равно приземлился на лапы прямо передо мной. Правда он их переломал и хрипло мяукая убежал где-то скрывшись. Я как мелкая крыса, не дожидаясь когда сосед спустится, побежал к его мамке в другой подъезд и сдал его. В итоге мамка его позвала домой и жестко избила. Потом долго конфликтовали мы с ним и часто дрались 

Ответить
Развернуть ветку
41 комментарий
Паныч

ВО ИМЯ НАУКИ!

Ответить
Развернуть ветку
Николай Усков
Ответить
Развернуть ветку
1 комментарий
Энергичный ящик

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Циферот

Я твою кошку ронял!

Ответить
Развернуть ветку
2 комментария
Lime is Fine

Мой пушистый четырехлапый пидор видимо ни разу не кошка. То с кровати на бок упадет, то с кресла, когда жопная часть перевесит. 

Ответить
Развернуть ветку
Evil Pechenka

Он эволюционировал в существо которое нужно бережно перекладывать и ему эти дурацкая функция падать на четыре лапы стала не нужна.

Ответить
Развернуть ветку
Коляш

Жиза

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Олег Александров

Почему бесполезный? Вдруг тебя сын спросит как кошки всегда на лапки приземляются)

Ответить
Развернуть ветку
7 комментариев
A3zazel

На самом деле, кто знает в разработки какого опасного оружия может помочь это исследование... Довольно полезно уметь ориентировать к земле сложное устройство.

Допустим, лет через цать роботы из Бостон Дайнамикс перерастут в десантируемые машины смерти. Сбрасываешь стаю таких на вражескую территорию, они все успешно приземляются на лапы, смягчая посадку, и вперёд! крошить человеков.

У нас же самолёты, подлодки и корабли тоже используют принципы подсмотренные у животных, вероятно, когда эти принципы впервые открыли тоже не вкуривали как они пригодятся.

Ответить
Развернуть ветку
Nikita Korolev NikaKor

Достойно Шнобелевской премии! Немного доработать по цифрам и можно попробовать подать заявку

Ответить
Развернуть ветку
Unreal Half-Life
Ответить
Развернуть ветку
1 комментарий
Quark Doe

Недостаточно глупо для Шнобелевки.

Ответить
Развернуть ветку
4 комментария
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
sloa

Кошкодер?

Ответить
Развернуть ветку
2 комментария
Василий Суслов

Бедные котики в невесомости :(

Ответить
Развернуть ветку
Лампа Кафки

С тех пор кошек в космос больше не пускали.

Ответить
Развернуть ветку
2 комментария
Ярослав Голубев

Приходится тяжко.

Ответить
Развернуть ветку
Yura Uvarov

Капец это круто

Ответить
Развернуть ветку
Павел Сергеев
Ответить
Развернуть ветку
Cnd Mn

Какая же эволюция классная, пиздец просто.

Ответить
Развернуть ветку
Grzegorz Markowski

Просто все остальные, кто не переворачивался - умирали.

Ответить
Развернуть ветку
4 комментария
sloa

Круто. Надеюсь, что с вашим софтом даже в самых маленьких инди-проектах будет хорошая анимация.

Ответить
Развернуть ветку
Angry Cat.

В некоторой индюшатене за счет физона и процедурных анимаций, все выглядит куда богаче чем у какого-нибудь юбисофта с деревянной хуйней. 

Ответить
Развернуть ветку
2 комментария
Антон Антонов

Каскадер не творит чудеса. В нем надо вручную делать обычную анимацию по ключевым кадрам, и только потом к ней применяется физическая модель для коррекции.

Ответить
Развернуть ветку
6 комментариев
Китайский самолет

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Let's Play Y2J
Ответить
Развернуть ветку
Николай Усков

Одна из причин почему я подписан на DTF.

Ответить
Развернуть ветку
Denis Kuandykov

Огонь!

Ответить
Развернуть ветку
Огонь Fire

А?

Ответить
Развернуть ветку
Антон Батон

У вас так веса красиво распределены на меше или ваша программа моделирует что-то вроде мышц? Или мне вообще показалось?

Ответить
Развернуть ветку
Евгений Дябин

Показалось) Просто стандартный скиннинг

Ответить
Развернуть ветку
Ал Со

благодарен! 
было интересно прочитать!)

Ответить
Развернуть ветку
Vovanok

наука, которую мы заслужили

Ответить
Развернуть ветку
BeezOne84 .

Каскадёр! Ты меня называла!

Ответить
Развернуть ветку
Павел Дикарев

А как она определяет, где пол?

Ответить
Развернуть ветку
Андрей Н. И. Петров

Она не определяет, где пол. Она определяет, в какую сторону искривлено пространство по действием земной гравитации.
А если серьёзно, то тот же вестибулярный аппарат в кошачьем железе стоит, что и у нас (во внутреннем ухе), только получше.

Ответить
Развернуть ветку
Dina Ivanova

Занимательно) 

Ответить
Развернуть ветку
Олег Хельгар

yaeh science bich

Ответить
Развернуть ветку
Artur Ganiev

Еще одна проблем человечества решена! Статья класс!

Ответить
Развернуть ветку
BBHunter

Хвост кошки является неотъемлемой частью для балансировки общей структуры тела, позволяя ей равномерно распределять вес своего тела на поверхности, как это есть у более крупных животных, например у снежных барсов, которые бегают по скалистой местности, а их хвост балансирует так, чтобы тело не заносило больше необходимого. Так что автор данной анимации недостоверно отобразил реакцию животного.

Ответить
Развернуть ветку
Евгений Дябин
Ответить
Развернуть ветку
EeRy Moth

А как же рыси?

Ответить
Развернуть ветку
Константинъ Stotch

Зюбатая киса =^,.,^=

Ответить
Развернуть ветку
Demian

У мейнкунов с приземлением на лапы всё плохо. Такие дела

Ответить
Развернуть ветку
Marcus Fenix

Proof?

Ответить
Развернуть ветку
2 комментария
Alexander Tolstykh

Они форум оформили для передачи знаний от человеку к человеку. Я туда заглядываю периодически, но туда никто не пишет. Представляю сколько там таких подглядывающих.

Ответить
Развернуть ветку
lesik

Охринет! Котаны в невесомости!

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Георгий Беглорян

на видео нацист пинает кошку, типа полетай еще немножко 

Ответить
Развернуть ветку
Георгий Беглорян

интереснооо 

Ответить
Развернуть ветку
Рустам Кабулов

А вот и тема подскакала Гринписуньцам

Ответить
Развернуть ветку
Alexander Black

Да уж. Помню, что всё время было тяжело анимировать жидкость.

Ответить
Развернуть ветку
ShizZ

из личного опыта - на ноги прилетает только до тройного сальта. после этого дезориентируется и шмякается как попало

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Leon

Немного о важных научных исследованиях 

Ответить
Развернуть ветку
Norfolk

Вот это действительно было интересно. Проблема-то важная

Ответить
Развернуть ветку
Strigladvir

"Все знают, что кошка всегда приземляется на четыре лапы, как бы её ни бросили"

Дальше можно не читать, потому что это не правда. 

Ответить
Развернуть ветку
Marcus Fenix

Почему нет?

Ответить
Развернуть ветку
5 комментариев
Moroka

а вы все равно почитайте, там дальше интересно.

Ответить
Развернуть ветку
Читать все 140 комментариев
null