Considere un animal como un caballo. Ahora escala su cuello más y más largo.
¿Cómo puede una jirafa, o peor aún un enorme dinosaurio, levantar el cuello sin que se rompan los tendones? El caso de los dinosaurios en particular parece ridículo. ¿Hay un "truco de física" que usan los animales para hacer esto más manejable? ¿O la tensión del tendón no escala tan mal como afirma mi intuición?
Ampliemos la escala de un animal.
Si la longitud es , y no cambiamos las proporciones, entonces la masa de la cabeza+cuello se escalará como . Si el cuello y la cabeza se sostienen horizontalmente, el brazo de palanca escala como , por lo que el par en la base de las escalas del cuello como .
El ancho de las escamas del cuello como , por lo que la fuerza sobre los tendones/músculos escala como . El límite elástico de un tendón/músculo escala con su área de sección transversal: .
La fuerza va como , pero el límite elástico va como . Mis matemáticas concuerdan con tu intuición: a medida que haces un animal más grande, eventualmente el cuello no podrá manejar el estrés.
Supongo que la razón por la que la jirafa puede salirse con la suya con cuellos largos es doble:
1) Tienen un cuello proporcionalmente más grueso. Mira una foto de una jirafa. Tenga en cuenta que el cuello se vuelve extremadamente grueso hacia la base a lo largo del eje de adelante hacia atrás (que es el eje a lo largo del cual bajan la cabeza), mientras que es delgado de lado a lado. Eso sí, esto solo se puede cambiar de proporciones hasta el momento: al final el animal será todo cuello.
2) Tenemos mucha sobrecarga con nuestros cortos cuellos humanos. Por ejemplo, puedo soportar pesos mucho más pesados que mi cabeza con mis brazos, a pesar de que mis brazos son mucho más largos Y un poco más delgados que mi cuello.
¿Por qué no? Aunque, como señaló muy bien Anonymous Coward, la fuerza se escala como un cubo mientras que la fuerza se escala como un cuadrado, esto solo implica que los cuellos infinitamente largos no son posibles. Obviamente, muchos coeficientes se están eliminando en este bosquejo aproximado, cosas que pertenecen a la ubicación de los tendones y la disposición de los músculos.
Las jirafas existen ; esto garantiza que los cuellos puedan tener al menos 7 u 8 pies una vez que se haya realizado la construcción óptima del cuello. Más allá de eso, podría ser que la construcción óptima del cuello permita que los cuellos lleguen a 10, 20 o 40 pies. Imposible de decir. Todo lo que tu intuición realmente te dice, suponiendo que no sepas mucho sobre la arquitectura de los cuellos de las jirafas, es que el cuello no puede ser infinitamente largo.