跳蚤能夠跳到它身長100倍以上的高度(達到40厘米),這使許多人感到驚奇;時常有人提出這種看法,認為人隻有當他能夠跳到1.7米×100就是170米高的時候,才能和跳蚤媲美。
力學的計算卻恢複了人類的聲譽。為了簡便起見,假設跳蚤的身體跟人體幾何相似。假如跳蚤重p千克,能跳h米高,那麼它每跳一次就做了ph千克米的功;人跳的時候所做的功卻是PH千克米,這裏P為人體的重量,H為所跳的高度(比較正確的說法應該是人體重心升起的高度)。因為人的身長大約相當於跳蚤的300倍,因此人體的重量可以看做是3003P,所以人跳所做的功應該是3003pH。
因此,在跳躍本領上,即使人隻把自己身體重心升起到和跳蚤跳起的同樣的高度,就是40厘米,人也可以和跳蚤相媲美。跳這麼高我們不費力就能做到,因此,我們在跳躍本領上是一點也不比跳蚤差的。
如果你認為這個計算的說服力還不夠,那就要請你注意,跳蚤在跳起40厘米的時候,它所升起的隻是它的微不足道的重量。人呢,卻要升起3003就是27000000倍的重量。就是說,要有2700萬隻跳蚤同時跳躍,所升起的重量才等於一個人的體重。應該拿來和一個人的跳躍相比的,正是隻有這樣的跳躍——由2700萬隻跳蚤大軍共同進行的跳躍。那時候,較量的結果無疑地人要占到上風,因為人能跳得比40厘米高。
現在,為什麼動物的尺寸越小,跳躍的相對值就越大,道理已經很清楚了。假如把有相同的跳躍功能(指後肢構造)的各種動物的跳躍,拿來跟它們身體大小比較,結果就像下麵的數字:蚱蜢跳的距離是身長的30倍,跳鼠跳的距離是身長的15倍,袋鼠跳的距離是身長的5倍。
知識點
跳蚤
跳蚤是小型、無翅、善跳躍的寄生性昆蟲,成蟲通常生活在哺乳類動物身上,少數在鳥類。觸角粗短,口器銳利,用於吸吮。腹部寬大,有9節。後腿發達、粗壯。完全變態昆蟲,蛹被繭所包住。跳蚤為屬於蚤目的完全變態類昆蟲,雌雄均吸血;幼蟲無足呈圓柱形,自由生活,具咀嚼式口器,以成蟲血便或有機物質為食。
延伸閱讀
陸生動物的構造
陸生動物構造上的許多特點,可以在這樣一個簡單的力學定律裏找到它的自然的解釋,這個定律就是:動物四肢的工作能力跟它們的長度的三次方成比例,而動物所需要來控製四肢的功,卻跟它們的四次方成比例。因此,動物身材越大,它的四肢——腳、翼、觸角——就越短。在陸生動物裏麵,隻有極小的動物才有長長的四肢。大家都熟悉的盲蜘蛛就是這種長腳生物的一個例子。力學定律並不妨礙動物有跟這種盲蜘蛛相似的形狀,隻要它們的尺寸非常小。但是,到了一定的尺寸,例如到了狐狸這樣的大小,就不可能再有相似的形狀。因為腳會支持不住身體的重量,並且會失掉行動的性能。隻有在海洋裏,在動物的體重被水的排斥作用所平衡的情況下,才可能有這種形狀的動物,例如,深水螃蟹就有半米大小的身體和3米長的腳。
這個定律的作用也體現在各種動物的發育過程當中。長成了的動物個體的四肢,比例上總比初生時期短;身體的發育超過四肢的發育,這樣就建立了肌肉跟運動所需要的功之間的應該有的關係。
這些有趣的問題,是伽利略最先研究的。他寫的《關於兩個新的科學部門的談話》一書替力學奠定了基礎,他在這部書裏就談到像極大尺寸的動物和植物、“巨人和海生動物的骨骼”、水生動物可能的大小等等的題目。