狗狗甩水的祕訣

文/胡立德(David L. Hu) |2020.03.27
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文/胡立德(David L. Hu)

我頭一次遇見我太太時,她帶著一隻名叫傑瑞的咖啡色玩具貴賓犬。那是她前男友送她的情人節禮物,也正是我下一個科學實驗的完美受試者。我花了很多時間在傑瑞的身上黏便利貼,接著用高速攝影機拍攝牠。傑瑞不怎麼喜歡這些便利貼,一直想把它們咬掉,如果便利貼黏在牠的頭頂或脖子上,牠還是有辦法可以弄掉。牠來回甩了幾次身體和頭部,讓我不禁倒退一步,牠的咖啡色捲毛飛了起來,連同那些便利貼一起,把塵土和跳蚤甩得到處都是。這個小招數稱作「狗兒甩」,乍看之下似乎是個沒什麼用處的蠢動作。

當我分析高速攝影機拍到的畫面時,發現傑瑞的狗兒甩所產生的加速度是地表重力加速度的12倍,比一級方程式賽車轉彎時的加速度還要大。我幫牠洗澡時,發現狗兒甩竟然可以把牠皮毛之間高達70%的水分甩掉,牠只需要不到1秒的時間就能做到的事,我們的洗衣機卻得花上數分鐘才能辦到。狗兒甩怎麼會這麼有效?

於是我的學生和我做了一個狗兒甩模擬器,那是一個會旋轉的柱體,將傑瑞的一撮毛以我們觀察到的速率進行旋轉。我們在這個旋轉架上設置了一台攝影機,這樣就能看見狗毛旋轉時甩出的水滴,就好比我們坐在前排觀眾席上觀看水滴噴發的過程。利用狗兒甩模擬器, 我們發現要移除狗毛上最小的水滴,加速度至少必須是地表重力加速度的12倍,正好和傑瑞所產生的加速度相符。

為了查明甩水能力是不是傑瑞特有的,我翻遍亞特蘭大,不只拜訪校園裡的實驗室、當地的公園,還去了亞特蘭大動物園,竭盡所能找到最多種類的動物。接下來的幾年,動物園漸漸習慣我所提出的一些怪異研究要求,例如:「我們能不能過來拍攝貓熊甩水的樣子?」最後,我們用高速攝影機拍到的動物之中,最小和最大的身體質量相差10000倍,從老鼠到熊都有。熊每秒甩動身體4次,狗每秒4~7次,大鼠每秒18次,而小鼠則高達每秒29次。人類每眨1次眼,小鼠就能甩動身體10次以上。為什麼愈小的動物每秒甩動的次數愈多?因為體型較小的動物旋轉半徑較短,因此所產生的向心力較小,為了產生跟大型動物一樣的甩水力量,就必須轉動地更快。

(本文摘自《破解動物忍術:如何水上行走與飛簷走壁?動物運動與未來的機器人》三民書局出版)

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