马腿的奥秘

美国太空总署表示，希望把美国佛罗里达州大学航天及机械工程系的助理教授拉普夫的新发现应用到航天工程上，制造出体积更加轻巧、更加节能的新一代航天飞机。
马是陆地上奔跑速度最快、耐力最强的哺乳动物之一，它们跑姿优美，轻快如飞。那么，马轻快如飞的秘诀到底是什么呢？拉普夫经过长达三年的研究最终发现，马腿骨头的构造十分奇特，马腿第三掌骨上有一个毫不起眼的天然小孔，是它令马腿能在奔驰中单腿承受身体重量和空气阻力带来的强大压力。
研究人员利用显微镜和X光显微摄影术，分析了马腿第三掌骨小孔及其周围的细微结构，然后将结果转化成特殊的方程式，再根据方程式制造出第三掌骨的电脑模型以模拟掌骨在承受不同压力时的表现。结果他们发现，这个小孔不仅能使血管穿入骨组织为其供血，还具有“与众不同”的力学表现--当马腿掌骨承受压力时，掌骨会自动把小孔所承受的巨大压力分散到周围的坚固部位，即使腿骨折断，其折断的部位也不会发生在小孔或其周围地方，而是在距离小孔较远的其它地方。

　 此前，人们通常认为这个小孔只会令马腿结构变得更加脆弱，而拉普夫等人的发现改变了人们的这一观点。研究小组还以电脑模型为基础，制造出一块“仿生板”，作为应用于飞机或宇宙飞船材料结构的原型。他们特意在“仿生板”上做了一个小孔，孔的四周喷上了不同级别的聚氨窬泡沫塑料，以此来模拟马腿第三掌骨小孔周围的骨构造。研究人员对“仿生板”进行的试验表明，“仿生板”承受压力的能力很强，即便发生断裂，断裂位置也会出现在远离小孔的地方，与马的第三掌骨在承受压力时的表现一样。拉普夫认为，仿生板”所具有的超强的抗压能力对于那些必须长期面对强大气流压力的飞机、宇宙飞船等飞行器来说具有一定的启发意义。

         举个例子一根空心的钢管下端联接一块铁盘，在钢管上端施加一定的压力，钢管会把这压力均匀分散到铁盘上，如果这根钢管是实心的压力也会分散到铁盘上，只是会比较集中于钢管与铁盘的连接处，同理马在全力奔跑时会有一条腿最先着地，这时马全身的重量会集中于着地的马腿，宽大的马蹄好比刚管下的铁盘，那个小孔就类似于空心的钢管，会把压力均匀分散到马蹄上，使马单腿能承受巨大的压力而不会骨折。。即使因为某种原因导致骨折，由于受力点被小孔传导到远端，骨折也不会发生在小孔周围。