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  • 1 # 郭哥聊科學

    感謝題主提出的問題。

    關於螞蟻能舉起相當於自身體重多少倍的東西也是眾說紛紜,有的科學家說400倍,我還看到過一個說是1700倍的。不管是那種說法,相對於人類舉重大約是自身體重的兩倍到三倍之間這個數值那是遠遠超過的。然而真相併不如此。

    事實上是,螞蟻這種小昆蟲的力量並不大,作為一種昆蟲,螞蟻的肌肉素質是無法與哺乳動物相比的,如果將人類收縮到螞蟻的體型,人類可以舉起自身更多倍的重量。

    健身館的教練們都知道,肌肉的力量和肌肉的橫斷面成正比。在健身房裡,我們要想舉起更大的重量,就必然需要有更大塊頭的肌肉。參考奧運會舉重運動員的資料,人類舉起自己體重三倍重量就是極限了。

    小夥伴們跟隨著老郭的思路,做一個假想實驗,實驗過程如下:

    現在讓我們幻想一下,我們擁有了《愛麗絲漫遊奇境記》裡面那種神奇的水和蘑菇,能讓身體自由的變大變小。

    一、我們找來一個可以舉起自己體重三倍的舉重運動員,給他服下一口神水,讓他縮小到原來身高的10%,這個時候,他的肌肉橫斷面即力量變為原來的1%,他的體重會變為原來的1‰,這個時候我們看到,這個運動員可以舉起自身三十倍的重量。

    二、嘿嘿,我們繼續給這個運動員喝神水,讓他繼續變小為原來的1%,這個時候他可以舉起自身三百倍的重量。

    三、如果我們給這個運動員喝神水,將他縮小到螞蟻的大小,為了好計算就按5毫米來計算吧。假設這個運動員的身高為1.6米(舉重運動員都不太高),這意味著,他的身體縮小為原來的31.25‰,這個時候這個運動員可以舉起自身體重10000倍的重量。

    驚不驚喜?意不意外?其實螞蟻這種小動物,它們的身體結構是以速度換力量的一種液壓結構,以我們人類今天的工程力學是很容易理解的,各種千斤頂已經給我們展示了這個道理。為了提供足夠的支撐力,我們的手得進行更大行程的壓動。

    #這很科學##我來科普##科普一下#

  • 2 # 崑崙還東國

    螞蟻的這個特性引起許多人的研究,例如下面的攝影照片來自劍橋大學,很好展示了螞蟻怎麼採用一些技巧舉起自身重量100倍的東西,當它們的負載很輕時,它們可以摺疊它們的腳以減少表面接觸,降低它們的粘附力並允許它們自由移動。但是當螞蟻面對如下圖中比較重的有效載荷時,它們可以展開那些腳,來得到更多的表面張力。

    另外,這裡面隱含一個簡單的幾何原理。螞蟻的肌肉功能與我們自己的功能非常相似,其收縮力來自肌肉外部的纖維。就肌肉而言,“體積”代表質量。體積按立方函式變化,面積按平方函式變化,例如10毫米的長度,面積600平方毫米,體積1000立方毫米,面積與體積比了1:0.6,當長度增加100倍增加到1000毫米,面積與體積比變化為1:0.006。這意味著,隨著身體變小,相對於自己的體重變得更強壯,換句話說,當你縮小螞蟻身體的時候,你也能舉起這麼懸殊比例的重量。

    當然科學家不滿足於研究螞蟻能夠舉起多重的東西,還研究螞蟻的關節能夠承受多大的力。他們將螞蟻放入冰箱中麻醉,然後將它們面朝下粘在一個專門設計的離心機中,以測量使頸部變形並最終使頭部從身體上破裂所需的力。螞蟻的脖子在平均體重的3,400-5,000倍的力量下破裂,這說明螞蟻身體結構也非常神奇。

    為什麼要研究螞蟻這些特性呢?畢竟有些手段還蠻殘忍的。這其實是仿生學的一部分,借鑑螞蟻的特性,希望將來能製造出類似的機器人,達到螞蟻這種神奇效果。

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