同样是舔水喝,为啥猫比狗优雅这么多?

作者: 苏澄宇

来源: 中国科普博览

发布日期: 2020-12-26

本文通过流体力学研究,详细分析了猫和狗喝水的不同方式,揭示了猫喝水更为优雅的科学原理。猫通过惯性将水带起并含住,而狗则因舌头进入水更深,导致水花四溅。

一眼看过去,你会觉得猫和狗喝水没什么区别,都是用舌头舔。狗和猫之所以选择舔水,而不是吸水,是因为猫狗等食肉动物的面部肌肉和人类比,少了太多,在断奶之后不能密封口腔来产生吸力,所以必须依靠舌头将水送入口中。如果光是简单观察猫和狗喝水,并没什么太大的差别,都是把舌头伸出来,然后做出舔舐的动作。但如果引入了流体力学的研究方式,你就会发现,猫和狗喝水的方式并不一样。

猫是如何喝水的?

1940年,美国洛杉矶的大使酒店举办了第12届奥斯卡金像奖颁奖典礼,那年,大卫·O·塞尔兹尼克制作的《乱世佳人》获得了包括最佳影片的13个奖项,无疑是当年的最大赢家。这和猫舔水有什么关系?我想说的并不是《乱世佳人》,而是那年的奥斯卡的最佳短片《眨眼之间(Quicker 'n a Wink)》。这个短片介绍了一种摄影技术——频闪摄影,这是一种借助电子闪光灯的连续闪光,在画面上记录物体的连续运动过程。

因为一瞬间的动作,在频闪的作用下,几十个影像会同时出现在画面上,所以可以展示出人肉眼无法看到运动过程。在短片里面,展示了不同物体的慢动作,比如鸡蛋落在桨叶上被打碎的一瞬间,细针搓破气泡的刹那等等。其中,在4分30秒的时候,展示了一只黑白小猫的舔奶过程。通过频闪摄影,猫的高速舔奶瞬间以慢动作的方式展现了出来。不过这个视频离解答猫是如何舔水的问题,还差得远呢!

这毕竟只是一个短片,展示的只是一个抽象的过程,并没有数据化的表述过程,算不上科学,要知道这可是科普文章。Pedro M. Reis是一位物理学教授,他对猫如何舔水这个问题很感兴趣,在看了上面介绍的频闪摄影短片后,2010年,他做了一个猫舔水的流体力学研究。他先找来了10只猫,并用高速摄影机捕捉它们舔水的每一个细节,进而转化为数据来分析。

你会发现,在单次舔水的过程中,猫的舌尖并不是伸进液体里把奶舀进嘴里。而是将舌尖卷曲类似于一个平面,然后靠短暂地接触液面,把水稳定“带”到3cm的高度,在水因为重力作用下坠之前,把嘴合上,把滞空的水柱含住。这么反反复复舔11次,便完成了喝水的过程。舔水的最大速度约是78cm/s。水是如何被舌头带上来的呢?

科学家认为,当舌头以一定的速度接触液体并离开的时候,水具有一定的粘性,动量的传递会让一部分水因惯性带离水面,就像汽车刹车的时候会把人甩出去一样。上升过程中因为有重力,水的上升速度不断减慢,只能到达一定高度。在整个作用力分析中,粘滞力和毛细管力可以忽略不计。所以说猫在舔水的时候,不是用舌头把水舀进嘴里,而是通过惯性,把水带上来,再含住。

而猫舔水的频率刚刚好在惯性和重力之间进行了完美的平衡,如果再快一点或者再慢一点都不能喝到最多的水。

狗是如何喝水的?狗舔水可没有猫咪那么优雅了。同样地,科学家也是通过高速摄影机对狗狗舔水进行观察。在高速摄影下,可以观察到狗舔水的基本机制和猫差不多,都是舌尖向后弯曲,然后快速地接触水面,把水给带上来。为了更清晰地看到水是如何进入狗口中的,科学家甚至动用了X光机进行拍摄。

既然用了X光机,狗喝的水肯定也不是普通的水了,而是混合了钡和奶的混合物。这下可以清晰地看到,狗也是利用惯性,用舌头把水给“引”上来的。但狗舔水不同的地方是,狗舔水会把舌头更深地伸入到水里面,再把舌头缩回来的时候,这时就会溅出很多的水花。也因为狗舔水舌头进入水更深,因此给人一种狗是用舌头把水舀起来的错觉。

总结一下,虽然猫和狗的舔水机制一样,但狗舔水的时候,控制不好舌头进水的深度,会打出一个水花,这时候就有可能搞得自己和地板都湿漉漉的;而猫舔水的时候,则会是相对稳定的水柱,动作显得很干净。打个比方,如果说猫咪是跳水运动员,压得住水花,那么狗子就是一个普通人跳水。看来,猫比狗优雅是真的科学,喝水压水花就可以看得出来。

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