论文部分内容阅读
为什么蚂蚁可以举起比自己重100倍的物体?科学家们解释说,这是由于蚂蚁的身体小。如果把蚂蚁原样“放大”到人的尺寸,肌肉构造不变,蚂蚁就举不起比自己重100倍的物体,甚至连头都抬不起来。反过来,如果把人缩小到蚂蚁那么大,身体构造不变,人一样会变成“大力士”。
物体的尺寸变化时,长度呈线性变化,面积按平方变化,而体积按立方变化。假设人的身长为1.6米,蚂蚁的身长为6.4毫米,蚂蚁的身长是人的1/250。再假设蚂蚁的身体结构和人一样,那么蚂蚁腿部肌肉的横切面的面积是人的1/2502,而体重是人的1/2503。假设人的体重是60公斤,蚂蚁的体重就应该是3.84毫克。
由于蚂蚁腿肌的横切面是人的1/2502,而肌肉的力量大约和横切面成正比,而人一般可以举起相当于自己体重的重量,理论上蚂蚁可以举起人体重1/2502的重量,即960毫克,是蚂蚁体重的250倍!所以蚂蚁用相对较细的腿,就可以举起比自己重100倍的物体。
这也就可以解释为什么许多昆虫如蚂蚁和蚊子都长有较细的腿,而大型的动物如大象却需要很粗的腿,因为在肌肉强度不变的情况下,动物的尺寸增加时,重量的增加要快得多。电影《人猿泰山》中的巨型猿猴有数层楼房那么高,行动却和真实的猿猴一样敏捷,现实中这是不可能的,如果把大猩猩按比例放大到10层楼高,它不仅不能跳跃,恐怕连走路都困难。
物体的尺寸变化时,长度呈线性变化,面积按平方变化,而体积按立方变化。假设人的身长为1.6米,蚂蚁的身长为6.4毫米,蚂蚁的身长是人的1/250。再假设蚂蚁的身体结构和人一样,那么蚂蚁腿部肌肉的横切面的面积是人的1/2502,而体重是人的1/2503。假设人的体重是60公斤,蚂蚁的体重就应该是3.84毫克。
由于蚂蚁腿肌的横切面是人的1/2502,而肌肉的力量大约和横切面成正比,而人一般可以举起相当于自己体重的重量,理论上蚂蚁可以举起人体重1/2502的重量,即960毫克,是蚂蚁体重的250倍!所以蚂蚁用相对较细的腿,就可以举起比自己重100倍的物体。
这也就可以解释为什么许多昆虫如蚂蚁和蚊子都长有较细的腿,而大型的动物如大象却需要很粗的腿,因为在肌肉强度不变的情况下,动物的尺寸增加时,重量的增加要快得多。电影《人猿泰山》中的巨型猿猴有数层楼房那么高,行动却和真实的猿猴一样敏捷,现实中这是不可能的,如果把大猩猩按比例放大到10层楼高,它不仅不能跳跃,恐怕连走路都困难。