Mit Katzenlist gegen physikalische Gesetze

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Katjuscha

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Mit Katzenlist gegen physikalische Gesetze
Warum fallen Katzen immer auf die Füße?

Vielleicht habt ihr schon einmal eine Katze beobachtet, die von irgendwo herunterpurzelt und – egal, wie ungeschickt sie fällt, immer mit den Füßen auf dem Boden landet. Na und, werdet ihr denken. Was ist schon dabei? Da dreht sich die Katze eben geschickt und fertig ist der Lack. Aber ganz so einfach ist das nicht. Denn wenn sich die Katze drehen soll, braucht sie einen Drehimpuls, den sie nur bekommt, wenn sie sich irgendwo abstößt. Das schafft sie aber nicht immer und von nichts kommt nichts, sagen die physikalischen Gesetze. Aber wo soll sich die Katze in der Luft abstoßen? Selbst wenn die Katze wie wild mit ihren Körperteilen in der Gegend herum rudern würde, könnten die Widerstandskräfte der Luft nicht so eine Drehung zustande bringen. Da bräuchte die Katze schon einen Propellerschwanz, der so schnell gegen der Drehrichtung rotiert wie ein Flugzeugpropeller. Doch selbst Katzen ohne Schwanz können sich genauso elegant in der Luft drehen wie ihren geschwänzten Artgenossen.
Ganze Generationen von Physikern haben sich mit diesem physikalischen Rätsel beschäftigt. Unzählige Versuche haben immer wieder gezeigt, dass sich die Katze ohne jede Abstoßung blitzschnell aus der Rückenlage auf die Füße drehen kann und heil und sicher auf dem Boden landet. Des Rätsels Lösung heißt „Zweitakt-Drehung“. Das bedeutet, die Katze dreht sich in zwei Takten. Das Problem besteht ja darin, dass die Katze ihren einen Körperteil (z.B. den vorderen Teil) nur drehen kann, wenn sie den hinteren Teil gleichzeitig im entgegengesetzten Sinn bewegt. Doch diese heben sich gegenseitig auf, denn ein physikalisches Gesetz besagt, dass der Gesamtdrehimpuls eines Körpers stets erhalten bleiben muss. Da dieser anfangs gleich null war, ist er auch während des Falls gleich null. Das heißt: die Katze kann sich hin und her winden; sie erreicht gar nichts.
Mit einer Zweitakt-Drehung überlistet die Katze dieses physikalische Gesetz aber einfach, denn sie nutzt ein anderes physikalisches Gesetz: die Veränderung des Trägheitsmoments durch Abspreizung oder Anlegen von Vorder- und Hinterbeinen.
Du hast bestimmt schon einmal eine Eiskunstläuferin gesehen, die Pirouetten macht. Wenn sie die Arme ausstreckt, dreht sie sich langsamer und wenn sie ihre Arme eng an den Körper nimmt, verkleinert sich das Trägheitsmoment und sie wirbelt so schnell herum, dass du sie kaum noch erkennen kannst.
So ähnlich macht es die Katze auch: Im ersten Takt spreizt die Katze ihre Hinterbeine weit vom Körper ab und stellt sie damit quer zur Körperachse. Dadurch erhöht sie den Trägheitsmoment des Hinterkörpers, so dass er sich langsamer dreht. Gleichzeitig legt sie die Vorderbeine ganz eng an und macht damit das Trägheitsmoment des Vorderkörpers so klein wie möglich. So dreht sich der Vorderkörper schnell in die eine Richtung und die hintere Hälfte dreht sich in die andere Richtung, aber viel langsamer.
Im zweiten Takt, der sofort auf den ersten folgt, macht sie es genau umgekehrt: Die Vorderbeine werden gespreizt und die Hinterbeine ganz eng angelegt. Am Ende der Zweitakt-Bewegung haben sich beide Körperhälften im gleichen Sinn um etwa den gleichen Winkel gedreht. Da die Katze ja kein mechanischer Körper ist, sondern ein Lebewesen, das seine Körperteile (z.B. Kopf, Rumpf, Schwanz) unabhängig voneinander bewegen kann, ist der tatsächliche Vorgang der Drehung viel komplizierter. Doch durch ihr feines Muskelspiel kann die Katze ihre Bewegungen so geschickt steuern, dass sie der Physik einen Streich spielen und sich so, ohne sich abzustoßen, im freien Fall in der Luft drehen kann.
 



 
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