Cavalo: compare como corre do passo ao galope

O que o modelo mostra

Como o cavalo corre? O cavalo tem quatro andamentos naturais, e o galope é sua forma mais rápida de correr. No galope, os pés tocam o chão um após o outro em um ritmo de quatro tempos e, uma vez por passada, os quatro ficam no ar, recolhidos sob o corpo. Portanto, quando corre a toda velocidade, o cavalo está galopando.

Observe um cavalo passar trotando: as pernas ficam borradas. Você ouve o ritmo, mas não consegue distinguir qual pé toca o chão em cada momento. Durante quase toda a história ninguém conseguia, e os pintores imaginavam as posições. Esta exposição desacelera os quatro andamentos naturais do cavalo até que cada apoio possa ser acompanhado: passo, trote, galope curto e galope. Depois aplica a mesma comparação a outros 19 animais, do gato ao elefante, para mostrar quais andamentos são comuns e quais são raros.

O cavalo é construído por código. Uma pele lisa recobre os principais volumes musculares do ombro, tronco e garupa, com crina, cauda e um esqueleto interno. Ele corre sem sair do lugar enquanto a areia e o cenário deslizam para trás, como em uma esteira. A visita começa com um galope lento que para por um instante quando os quatro pés estão no ar. Escolha "Animais" no canto superior esquerdo da cena para selecionar um dos 52 animais pela silhueta, pela busca ou pelo grupo, e depois um andamento pelos botões ao lado. O painel inferior é um diagrama de apoios: uma linha por perna e uma barra colorida sempre que aquele pé toca o chão durante uma passada. A linha vertical que percorre o gráfico indica o instante atual. Cada casco tem uma faixa colorida correspondente à sua linha, e o mostrador acima conta os pés apoiados. Quando a contagem chega a zero, ele informa isso.

A aba de controles oferece mais opções. A velocidade de reprodução chega a um décimo do tempo real. A posição na passada para o animal e permite percorrer manualmente um ciclo completo. A visão interna esmaece a pele para mostrar o esqueleto. As pegadas deixam uma marca em cada apoio, o som dos passos produz um clique a cada contato e "Pessoa de 1,75 m" coloca uma pessoa ao lado do animal como referência de tamanho. Abaixo há 19 tarefas, botões de vista lateral, superior e frontal e de trajetórias dos cascos, 18 raças de cavalos com 17 andamentos, um editor de andamentos, uma tabela dos 52 animais e 108 andamentos, uma corrida de 100 m com tabela de recordes e uma sequência de doze quadros no estilo das câmeras de Muybridge.

Contar tempos e pés apoiados

Na equitação, um andamento é descrito por seus tempos: quantos contatos separados dos cascos seriam ouvidos em uma passada. Se dois pés tocam o chão ao mesmo tempo, formam um tempo. Uma passada é um ciclo completo, do apoio de um pé até o próximo apoio desse mesmo pé.

Outros dois valores explicam a maior parte do diagrama. O primeiro é a fração da passada durante a qual cada pé fica no chão, chamada fator de apoio na biomecânica. No modelo, o passo do cavalo usa 0,62, de modo que cada casco toca o chão durante 62% da passada. O trote e o galope curto usam 0,40, e o galope 0,30. O segundo valor descreve a ordem dos contatos e o intervalo entre eles. Milton Hildebrand, que filmou os andamentos de muitos cavalos na década de 1960, mostrou que um andamento simétrico como passo, trote ou andadura pode ser descrito com apenas dois valores: o fator de apoio e o atraso do pé dianteiro em relação ao traseiro do mesmo lado.

Ao combinar esses valores, você pode prever as suspensões. Se cada pé permanece no chão por mais da metade da passada, como no passo, nunca existe um instante sem apoio. Quando cada apoio dura menos da metade do ciclo, podem surgir intervalos no ar, mas isso depende do espaçamento dos contatos. O mostrador os conta: "sem suspensão", "1 suspensão por passada" ou "2 suspensões por passada".

O passo: sempre dois ou três pés no chão

O passo é um andamento de quatro tempos. Cada pé toca o chão em um tempo próprio, na ordem traseiro esquerdo, dianteiro esquerdo, traseiro direito e dianteiro direito. O guia da Montana State University Extension acrescenta que sempre há dois ou três pés apoiados e nenhuma suspensão. O modelo mostra exatamente isso: inicie o passo e o contador alternará entre dois e três pés, nunca menos.

Como os tempos são uniformemente espaçados por um quarto de passada, o cavalo sempre tem um triângulo ou um par de pernas sob o corpo. Por isso o passo é o andamento mais estável e o usado em longas distâncias e terrenos irregulares. Montana State indica de 3,5 a 5 mph, aproximadamente 5,6 a 8 km/h.

O trote: dois pares diagonais

O trote tem dois tempos. O dianteiro esquerdo e o traseiro direito tocam o chão juntos; depois, o dianteiro direito e o traseiro esquerdo. Cada par diagonal funciona quase como uma única perna, sustentando o corpo sobre uma linha diagonal. Observe o trote na vista frontal de três quartos do guia: os pares se alternam como as lâminas de uma tesoura.

Entre os pares existe uma suspensão breve, sem nenhum pé apoiado. No modelo, o trote passa cerca de 20% de cada passada no ar, dividido em dois intervalos. Montana State observa que a suspensão é mais longa no trote estendido do Standardbred e que algumas raças, como o Hackney, com ação alta e reunida, podem trotar sem suspensão. A velocidade média indicada é de 7 a 10 mph, cerca de 11 a 16 km/h. O trote sacode o cavaleiro: o corpo desce um pouco a cada contato e o próximo par o impulsiona novamente para cima.

O galope curto: três tempos e uma mão

O galope curto tem três tempos. Para um cavalo na mão direita, Montana State dá esta sequência: traseiro esquerdo, depois traseiro direito e dianteiro esquerdo juntos, depois dianteiro direito, seguido de uma suspensão quando esse dianteiro deixa o chão. A perna que toca o chão por último, aqui a dianteira direita, é a condutora, porque alcança mais à frente. Ao virar à direita, o cavalo normalmente está na mão direita.

A mão aparece no diagrama. Mude para o galope curto e observe o terceiro tempo: o dianteiro direito se apoia sozinho, e o intervalo seguinte é a única suspensão da passada. Montana State aponta esse instante como o melhor para o cavaleiro pedir uma mudança de mão, pois nenhum pé apoiado mantém a sequência anterior. A velocidade média indicada é de 6 a 10 mph, cerca de 10 a 16 km/h, e a fonte o descreve como um galope reunido ou contido.

O galope: o quarto tempo e a suspensão

O galope parece um galope curto acelerado e, em muitos aspectos, é isso mesmo. A diferença está no tempo central. No galope curto, o traseiro interno e o dianteiro externo tocam o chão juntos. No galope, o traseiro chega uma fração de segundo antes, dividindo um tempo em dois e produzindo quatro: traseiro esquerdo, traseiro direito, dianteiro esquerdo e dianteiro direito na mão direita. A suspensão vem depois que o último dianteiro sai do chão.

No modelo, cada casco fica apoiado por apenas 30% da passada e o cavalo passa cerca de um quarto dela no ar. Abra a etapa 6 do guia para observar esse instante a um décimo da velocidade real. As pernas dianteiras acabaram de impulsionar o corpo e se dobram para trás sob o peito, enquanto as traseiras avançam sob a barriga. Os quatro cascos ficam recolhidos sob o corpo. Montana State indica de 12 a 20 mph para o galope, cerca de 19 a 32 km/h. Cavalos de corrida superam essa média, por isso o mostrador a apresenta como uma faixa habitual, não um máximo.

A velocidade de cada andamento

Estes são os valores de Montana State exibidos no mostrador, convertidos de milhas por hora.

As faixas do galope curto e do trote se sobrepõem. O cavalo não muda de andamento em uma única velocidade fixa, e um trotador treinado pode trotar mais rápido que outro cavalo em galope curto.

O próprio modelo se move mais devagar. Suas velocidades sobre o solo são 3,5, 9,3, 11,6 e 22,4 km/h nos quatro andamentos, porque cada casco percorre sob o corpo uma distância menor que a de um cavalo real. O mostrador apresenta os dois valores, marcados como "real" e "modelo". O importante no modelo é a distribuição temporal dos apoios, que o diagrama mostra em qualquer velocidade.

Por que o cavalo muda de andamento

Em princípio, o cavalo poderia caminhar cada vez mais rápido em vez de passar ao trote. Em 1981, Donald Hoyt e Richard Taylor treinaram pôneis em uma esteira e mediram quanto oxigênio consumiam para percorrer uma distância. Dentro de cada andamento havia uma velocidade de menor custo energético; caminhar ou trotar mais rápido ou mais devagar custava mais. Quando os mesmos pôneis se moviam livremente, escolhiam velocidades próximas desses mínimos e mudavam de andamento entre eles.

Assim, cada andamento tem uma faixa econômica, e a mudança ocorre aproximadamente onde uma faixa passa à seguinte. As suspensões são parte da explicação. No trote e no galope, as pernas funcionam como molas: os tendões se esticam quando o corpo aterrissa e retornam quando ele sobe, armazenando energia que, de outra forma, seria perdida.

Tamanho, passada e número de Froude

Faça o gato e o elefante correrem em sequência: as pernas do gato ficam borradas, enquanto as do elefante parecem estar em câmera lenta. Animais pequenos fazem mais passadas por segundo. Norman Heglund e Richard Taylor compararam animais de camundongos a cavalos e descobriram que, na velocidade de transição do trote ao galope, um animal pequeno faz muito mais passadas por segundo que um grande. Também observaram que, em velocidades equivalentes, a energia por passada e por quilograma de corpo era muito parecida entre tamanhos.

Robert McNeill Alexander e Alan Jayes propuseram uma forma de comparar animais de tamanhos diferentes de maneira justa. Dividindo o quadrado da velocidade pela gravidade multiplicada pelo comprimento da perna, obtém-se um valor sem unidades: o número de Froude. Animais de tamanhos diferentes no mesmo número de Froude tendem a usar o mesmo andamento com as mesmas proporções, assim como pêndulos pequenos e grandes oscilam de forma semelhante quando seus comprimentos são ajustados à escala. O modelo aplica essa ideia: o período da passada cresce com a raiz quadrada do comprimento da perna, de modo que camundongo e girafa se movem em ritmos naturais para seu tamanho.

As pessoas passam de caminhar a correr por volta de 2 m/s, o que corresponde, para o comprimento da perna humana, a um número de Froude próximo de 0,5. Alexander mostrou que caminhar se torna mecanicamente impossível quando esse número se aproxima de 1, pois o corpo que passa sobre uma perna rígida sairia do chão.

Andamentos que as pessoas ensinam aos cavalos

Montana State lista passo, trote, andadura e galope como andamentos naturais dos cavalos selvagens. Com a domesticação, alguns foram modificados em andamentos adquiridos, entre eles o galope lento, o passo corrido, o rack, a andadura dissociada e o fox trot. Três dessas sequências estão no menu de animais.

A andadura tem dois tempos, como o trote, mas as duas pernas do mesmo lado se movem juntas: traseira e dianteira esquerdas, depois traseira e dianteira direitas. Montana State a classifica como natural, e o Standardbred disputa corridas tanto ao trote quanto em andadura. Compare seus dois andamentos no diagrama: as barras têm o mesmo comprimento, só os pares mudam.

Segundo Montana State, o cavalo islandês tem cinco andamentos naturais, incluindo o tölt e uma andadura que, conforme relatado, chega a 40 mph (64 km/h) em distâncias curtas. O tölt conserva a sequência de quatro tempos do passo, mas cada pé fica menos tempo no chão, de modo que um ou dois pés sustentam o cavalo sem suspensão. O cavaleiro fica quase imóvel. O passo corrido do Tennessee Walking Horse é semelhante, com passos mais longos. Robilliard, Pfau e Wilson classificaram os andamentos, incluindo os das raças de andamentos especiais, pelo momento dos apoios, a mesma informação do diagrama.

52 animais, um diagrama

A tabela sob os controles lista cada animal e andamento com seus tempos, suspensões por passada e a velocidade da fonte, quando disponível. Escolha uma linha para mostrar o animal na cena. Filtre por grupo (cascos, almofadas, patas, primatas, duas pernas, pernas abertas ou seis pernas) ou busque pelo nome. O botão "Animais" acima oferece a mesma seleção por silhuetas desenhadas com o comprimento das pernas de cada animal.

Alguns padrões aparecem quando você compara muitos diagramas. Quase todo quadrúpede caminha na mesma ordem do cavalo: traseiro esquerdo, dianteiro esquerdo, traseiro direito e dianteiro direito. Hildebrand chamou isso de passo em sequência lateral e o encontrou em mamíferos de tamanhos muito diferentes. O gato do menu também caminha assim. As diferenças surgem em alta velocidade, quando os animais se dividem entre trotadores, andadores laterais, galopadores e saltadores.

O dromedário usa andadura

Mude para o dromedário: as pernas esquerdas avançam juntas, depois as direitas. O corpo balança de um lado para o outro. No estudo de Anne Innis Dagg de 1974, os dromedários usavam habitualmente a andadura e nunca foram vistos trotando; raramente galopavam e usavam a andadura para percorrer distâncias com rapidez. Uma explicação proposta para esse andamento em animais de pernas longas é evitar que o pé traseiro atinja o dianteiro do mesmo lado, pois ambos avançam juntos em vez de se encontrarem.

Rápidos sem suspensão: girafas e elefantes

Nem todo animal sai do chão quando acelera. Christopher Basu e seus colegas filmaram com drone girafas livres na África do Sul. Os adultos corriam de 3,4 a 6,9 m/s, cerca de 12 a 25 km/h, em galope rotatório, e nenhum tinha os quatro pés no ar. Suspensões breves apareceram apenas nas girafas jovens. O passo, medido em um estudo anterior, usa sequência lateral como o do cavalo.

Os elefantes são o caso mais claro. John Hutchinson e seus colegas mediram elefantes asiáticos até 6,8 m/s, cerca de 24 km/h, e verificaram que nunca tinham os quatro pés no ar. Ainda assim, o sobe e desce do corpo nessas velocidades era mais parecido com corrida do que com caminhada. Um estudo posterior de elefantes asiáticos e africanos encontrou a sequência lateral em toda a faixa de velocidades. No modelo, o passo rápido tem fator de apoio de 0,52, e o diagrama nunca abre um intervalo sem contato.

Duas suspensões por passada: cães, galgos e guepardos

O galope do cavalo é transversal: os apoios cruzam de um lado para o outro, traseiro esquerdo, traseiro direito, dianteiro esquerdo e dianteiro direito. Muitos cães e gatos galopam de outra maneira. No galope rotatório, os dianteiros chegam na ordem inversa dos traseiros, formando um círculo: traseiro esquerdo, traseiro direito, dianteiro direito e dianteiro esquerdo.

Corredores rápidos como o galgo e o guepardo acrescentam uma segunda suspensão. Após o impulso traseiro, o animal fica no ar com as pernas esticadas; depois que os dianteiros saem, fica suspenso de novo com as pernas recolhidas sob o corpo. A coluna flexível se alonga e se curva a cada suspensão, aumentando a passada. Escolha o galope do guepardo e encontre os dois intervalos sombreados. Coleiras colocadas pelo grupo de Alan Wilson em guepardos selvagens em Botswana registraram um máximo de 25,9 m/s, cerca de 93 km/h. James Usherwood e Wilson observaram que galgos em curvas mantinham a velocidade mesmo precisando empurrar mais forte com as pernas, o que sugere que a força produzida por uma perna não determina sua velocidade máxima.

Saltos: coelhos, esquilos e cangurus

Animais pequenos costumam usar andamentos em que um par de pernas trabalha junto. No salto completo, os dois traseiros tocam o chão juntos, depois os dois dianteiros juntos, produzindo dois tempos e duas suspensões. No meio-salto, o andamento do coelho no menu, os traseiros chegam juntos, mas os dianteiros um após o outro, produzindo três tempos. Hildebrand descreveu ambos como assimétricos, assim como o galope, porque as pernas esquerda e direita de um par não se movem com meia passada de diferença.

O canguru-vermelho leva isso ao limite: as duas pernas traseiras se movem como uma só, produzindo um tempo e uma suspensão por salto. Terence Dawson e Richard Taylor colocaram cangurus-vermelhos em uma esteira e observaram que, depois de começarem a saltar, o consumo de energia por minuto não aumentava com a velocidade. Nos animais que correm, aumenta. Os longos tendões traseiros armazenam e devolvem energia em cada contato.

Duas pernas: pessoas e avestruzes

Uma pessoa caminhando sempre tem um pé apoiado, e ambos tocam o chão na troca de apoio. Correr abre duas suspensões por passada, uma depois do impulso de cada pé. Peter Weyand e seus colegas descobriram que os velocistas mais rápidos não levam as pernas para a frente mais depressa que os lentos; eles empurram o chão com mais força, avançando mais em cada passo. O recorde dos 100 m, 9,58 s em Berlim em 2009, corresponde à média de 37,58 km/h usada na raia humana da corrida.

Os avestruzes mostram que correr e ficar suspenso são ideias distintas. Jonas Rubenson e seus colegas os mediram em esteira de 0,8 a 6,7 m/s. Nas velocidades moderadas, corriam sem suspensão, quicando sobre pernas flexionadas com um pé sempre no chão, um andamento chamado corrida sem fase aérea. Nas velocidades maiores surgia uma suspensão breve. O menu inclui os três andamentos para comparação.

Pernas abertas: crocodilos e lagartos

Crocodilos e lagartos mantêm a parte superior das pernas voltada para os lados. Os lagartos trotam, movendo juntos os membros diagonais enquanto o corpo se curva lateralmente; Claire Farley e Tim Ko mediram as forças de lagartos trotando e encontraram o mesmo padrão elástico de energia dos mamíferos que correm. Crocodilos normalmente caminham com o corpo elevado, mas os pequenos também podem galopar, um andamento que George Zug descreveu em 1974 como quase desconhecido entre répteis. O modelo move as pernas em planos como as demais, de modo que a abertura lateral aparece apenas na postura larga.

Por que as pernas se dobram no avanço

Observe uma perna dianteira do cavalo ao avançar: a metade inferior se dobra fortemente para trás na articulação chamada joelho na equitação. Ela corresponde ao nosso punho. O jarrete traseiro corresponde ao tornozelo humano, e a articulação alta apontada para a frente, a soldra, ao nosso joelho. Abaixo do joelho dianteiro e do jarrete quase não há músculos: um longo osso da canela, os ossos da quartela e o casco, a unha do único dedo em que o cavalo se apoia.

Manter os músculos no alto torna a parte inferior leve, exigindo pouco esforço para levá-la à frente muitas vezes por segundo. Dobrar a perna a encurta, o que também acelera o avanço e evita que o casco toque o chão. O modelo faz o mesmo: quanto mais rápido o andamento, maior a flexão do joelho dianteiro e do jarrete. Ative a visão interna para observar os ossos sob a pele.

O ombro também é peculiar. O cavalo não tem clavícula, de modo que só os músculos prendem a escápula ao tronco. Escolha a escápula na lista de partes para ver sua posição sobre as costelas.

Muybridge e o cavalo no ar

Antes que a fotografia pudesse congelar o movimento, artistas pintavam cavalos galopando em uma postura hoje chamada galope voador: pernas dianteiras esticadas à frente, traseiras para trás, todas no ar. Havia uma discussão real sobre se o cavalo deixava inteiramente o chão e em qual postura.

Segundo o Science Museum Group, Leland Stanford, ex-governador da Califórnia e presidente da Central Pacific Railroad, contratou o fotógrafo Eadweard Muybridge em 1872 para resolver a questão. Em 1877, Muybridge retomou o trabalho na fazenda de Stanford em Palo Alto com doze câmeras alinhadas, acionadas eletricamente quando o cavalo passava. A ficha do Science Museum Group para o livro de 1882 The Horse in Motion descreve os cavalos rompendo fios finos que disparavam os obturadores.

O livro de Stillman de 1882 descreve a instalação de 1878. Um prédio foi construído no lado oeste da pista particular de Leland Stanford em Palo Alto, com doze câmeras separadas por vinte e uma polegadas, cada uma com obturadores duplos. O tempo de cada imagem foi estimado em, no máximo, um quinto de milésimo de segundo. As linhas do cenário do modelo têm o mesmo espaçamento de 21 polegadas, e a sequência sob os controles divide uma passada em doze imagens com a mesma ideia.

As imagens mostraram que o cavalo ao galope realmente tem os quatro pés no ar ao mesmo tempo, mas apenas quando as pernas estão recolhidas sob o corpo. Quando estão esticadas, ao menos um pé permanece no chão. A história da série apresentada pela Khan Academy diz que o galope voador desapareceu então da arte e das ilustrações dos jornais de corridas.

Muybridge continuou fotografando animais e pessoas em movimento e publicou Animal Locomotion, com 781 pranchas, em 1887. J. D. B. Stillman, amigo de Stanford, escreveu o livro de 1882 sobre o trabalho de Palo Alto, preservado integralmente no Internet Archive.

Raças de cavalos e seus andamentos

A maioria dos cavalos anda ao passo, trota e usa galope curto e galope. Algumas raças acrescentam um andamento próprio, sendo chamadas de cavalos de andamentos especiais. Andersson e seus colegas descobriram em 2012 que uma única alteração no gene DMRT3 permite esses andamentos e também ajuda os trotadores em corridas de atrelagem. Promerová e seus colegas testaram depois 4396 cavalos de 141 raças e encontraram a mutação em 68 delas. Todas as raças com frequência acima de 50% tinham andamentos especiais ou haviam sido criadas para corridas de atrelagem.

Em "Raças e andamentos", você pode escolher uma das 18 raças, do Puro-sangue ao cavalo de Jeju, e depois um andamento. O cavalo na cena assume a pelagem da raça e se move daquele modo. A tabela informa a colocação lateral avançada (LAP), a fração da passada entre o apoio traseiro e o dianteiro do mesmo lado, o fator de apoio e a faixa de velocidade das fontes.

A LAP separa bem os andamentos. Na revisão de Vincelette de 2023, o passo fica perto de 0,25, com os quatro contatos em intervalos uniformes de um quarto de passada. O trote fica em 0,5, com os diagonais juntos. A andadura pura se aproxima de zero, com os dois pés do mesmo lado quase simultâneos. Os andamentos especiais ficam entre esses valores.

Quatro tempos regulares: tölt, rack e passo corrido

O tölt do cavalo islandês, o rack do American Saddlebred e do Racking Horse e o passo corrido do Tennessee Walking Horse mantêm a ordem do passo: traseiro esquerdo, dianteiro esquerdo, traseiro direito e dianteiro direito. São andamentos de quatro tempos regulares, às vezes chamados singlefoot. O que muda é a velocidade e o tempo de cada apoio.

Zips e seus colegas mediram 23 cavalos islandeses montados ao tölt em 2,9, 3,7 e 4,7 m/s. O tölt alternava momentos sobre um pé e sobre dois, como prevê sua definição, mas na maior velocidade 60% das passadas haviam virado andadura de quatro tempos. No modelo, o tölt tem LAP de 0,21 e cada pé fica no chão por 42% da passada, de modo que o contador cai a um, nunca a zero.

Vincelette dá ao passo corrido LAP de 0,23 a 0,17 e velocidades de 2,2 a 4,0 m/s, com passadas de 0,85 a 0,65 s. O rack é mais rápido, de 2,5 a 6,0 m/s e até 10,6 m/s em cavalos de corrida, com passadas mais frequentes. O fino clássico do Paso Fino é um rack muito reunido: passos minúsculos, passadas de 0,35 a 0,39 s e quase nenhum avanço. O paso llano do Paso Peruano é sua forma de passo corrido.

Trote dissociado e andadura dissociada

Dois outros andamentos dividem uma sequência de dois tempos em quatro desiguais. No fox trot do Missouri Fox Trotter, os membros diagonais saem juntos, mas o dianteiro toca o chão um pouco antes do traseiro, formando pares próximos de tempos. Vincelette indica LAP de 0,41 a 0,32 e velocidades de 3,2 a 3,7 m/s. Na andadura dissociada, também chamada stepping pace ou amble, os pés de um lado se levantam juntos, mas o traseiro chega primeiro, com LAP de 0,18 a 0,13 e velocidades de 2,9 a 6,2 m/s. O sobreandando do Paso Peruano também é uma andadura dissociada.

O Mangalarga Marchador do Brasil tem duas formas de marcha. Na marcha batida, passa mais tempo nos pares diagonais; na marcha picada, nos laterais, com momentos de três apoios em ambas. Simonato e seus colegas mediram cavalos em marcha batida de 3,34 a 3,85 m/s.

A própria andadura pura é um andamento lateral de dois tempos entre 3,5 e 8,1 m/s, e a andadura de corrida ou voadora chega a 10,5 a 14 m/s com uma suspensão. Várias raças da Ásia oriental usam andadura, incluindo os cavalos de Jeju, Hokkaido e o mongol.

O editor de andamentos e a base de apoio

O editor permite criar um andamento. Três controles fixam quando o dianteiro esquerdo, o traseiro direito e o dianteiro direito tocam o chão, como fração de uma passada depois do traseiro esquerdo; um quarto define a duração de cada apoio. "Executar na cena" aplica imediatamente a sequência ao cavalo. O editor informa o andamento correspondente do catálogo ou o mais próximo.

Ao lado aparece uma vista superior dos pés. Os que tocam o chão são unidos em uma base de apoio, e um ponto marca o centro de massa, colocado neste modelo um pouco à frente do meio do tronco. Quando há três ou mais pés no chão e o ponto está dentro do contorno, o cavalo poderia ficar parado naquela postura sem cair: é estaticamente estável. Com dois apoios, equilibra-se sobre uma linha e precisa continuar se movendo.

Cartmill, Lemelin e Schmitt usaram essa ideia para comparar andamentos de caminhada. Um passo lento em sequência lateral com apoios longos mantém o centro de massa dentro de um triângulo de três pés durante a maior parte da passada. No editor, um passo com cada pé apoiado por 80% do ciclo fica estável por cerca de quatro quintos dele. Encurte os apoios e a fração estável cai, até que trote e andadura não passem nenhum tempo em postura estável. Os andamentos rápidos dependem do movimento, não do equilíbrio parado.

Trotadores pesados: hipopótamos e rinocerontes

Os hipopótamos estão entre os maiores mamíferos terrestres, mas seus andamentos eram pouco conhecidos. Hutchinson e Pringle estudaram 169 passadas de 32 hipopótamos usando vídeos da internet e suas próprias filmagens de dois animais de zoológico. Todas eram trote ou algo próximo. Nas maiores velocidades, havia instantes com os quatro pés no ar, algo ainda não descrito. Elefantes de tamanho semelhante nunca deixam o chão, como o do menu.

Primatas caminham na ordem contrária

A maioria dos mamíferos caminha em sequência lateral: após um pé traseiro vem o dianteiro do mesmo lado. A maioria dos primatas faz o contrário. Depois do traseiro esquerdo vem o dianteiro direito: uma sequência diagonal. Hildebrand a descreveu em 1967, e chimpanzé, gorila e babuíno do menu a usam.

Ainda se discute por que os primatas caminham assim. Uma ideia de Cartmill e seus colegas é que isso coloca um pé traseiro sob o corpo quando o dianteiro alcança um novo galho, ajudando em suportes estreitos. Shapiro e Raichlen testaram isso em filhotes de babuíno, que usam mais tipos de andamentos que os adultos, e encontraram estabilidade equivalente na sequência lateral segundo essa medida. Pontzer, Raichlen e Rodman encontraram custos energéticos semelhantes em chimpanzés caminhando sobre duas ou quatro pernas.

Aves: correr sem suspensão

Uma ave corre sobre duas pernas como uma pessoa, mas pode fazê-lo sem sair do chão. Gatesy e Biewener compararam aves e humanos e observaram que as aves mantêm as pernas mais flexionadas. O avestruz do menu corre das duas maneiras medidas por Rubenson e seus colegas: sem suspensão em velocidades moderadas e com uma breve em velocidades maiores. Animal Diversity Web indica velocidades sustentadas de até 13,4 m/s para emas.

Pintinhos permitem estudar quanto disso é aprendido. Muir e seus colegas os mediram nas duas primeiras semanas. Os recém-nascidos já corriam, mas sua caminhada ainda não trocava energia potencial e cinética como a dos adultos; com duas semanas, passava a fazê-lo. Pinguins caminham balançando lateralmente. Griffin e Kram descobriram que isso não é movimento desperdiçado: ajuda a recuperar energia a cada passo.

Répteis: pernas abertas, galope e corrida sobre a água

Lagartos abrem as pernas para os lados e curvam o corpo ao avançar. Farley e Ko mediram uma lagartixa de faixas e um escinco, ambos ao trote, com os diagonais juntos. O lagarto-de-cauda-zebrada se ergue sobre duas pernas nas maiores velocidades; Irschick e Jayne compararam sua corrida sobre duas e quatro pernas.

Os crocodilianos surpreendem. Hutchinson e seus colegas filmaram 42 indivíduos de 15 espécies entre 0,15 e 4,35 m/s. Crocodilos galopavam e saltavam, mas aligátores não, sugerindo que a capacidade foi perdida na linhagem dos aligátores ou adquirida na dos crocodilos. Renous e seus colegas descreveram em detalhe o galope de crocodilos-de-Johnston jovens.

O basilisco corre sobre a água com as pernas traseiras. Glasheen e McMahon mostraram como: cada pé bate na superfície e depois empurra para baixo e para trás, abrindo uma cavidade de ar da qual sai antes que ela se feche. Hsieh e Lauder mediram as forças em basiliscos jovens e encontraram grandes forças laterais em cada passo, que podem ajudar a mantê-los eretos. No modelo, ele corre sobre areia com a mesma sequência bípede.

Seis pernas: o tripé alternado

Insetos têm seis pernas e, na maioria das velocidades, caminham sobre dois tripés: dianteira e traseira de um lado se movem com a central do outro, deixando três apoios. Full e Tu mediram baratas-americanas com esse tripé de 0,44 a 1,0 m/s. Acima de 1 m/s, a força vertical caía momentaneamente para perto de zero e, de 1,0 a 1,5 m/s, cerca de 50 comprimentos corporais por segundo, elas corriam sobre quatro ou até duas pernas.

Formigas do deserto do gênero Cataglyphis estão entre as mais rápidas. Wahl, Pfeffer e Wittlinger estudaram caminhada e corrida em Cataglyphis fortis, e Pfeffer e seus colegas observaram que a formiga-prateada-do-Saara compensa suas pernas mais curtas com mais de 40 passadas por segundo, apoios de apenas 7 ms e movimentos das pernas de até 1,4 m/s. Os insetos aparecem ampliados, com o fator indicado no mostrador, que divide a velocidade do modelo pelo mesmo fator. Escolha a reprodução mais lenta para acompanhar as pernas.

A corrida e sua tabela de recordes

Escolha até oito animais e inicie a corrida. Cada um usa a velocidade máxima da fonte: o limite superior de uma faixa, um máximo medido ou a média de um recorde. O Puro-sangue corre a 19 m/s, o topo dos 17 a 19 m/s indicados por Vincelette para corridas de cavalos. Ao terminar, o tempo de cada animal nos 100 m entra em uma tabela salva neste navegador, que lista os dez mais rápidos.

Maior nem sempre significa mais rápido. Hirt e seus colegas ajustaram as velocidades máximas de 474 espécies, de 30 microgramas a 100 toneladas, e encontraram uma curva com uma elevação central: a velocidade cresce com o tamanho e depois cai nos maiores animais, que ficam sem tempo para acelerar. Por isso o elefante termina perto do fim e o guepardo, de tamanho médio, vence.

Experimente

As 19 tarefas sob os controles verificam a cena. Algumas pedem que você pare o animal no instante certo: encontre os quatro pés do cavalo no ar ou pause o galope com exatamente um apoio. Outras fazem perguntas que a cena responde: qual andamento o dromedário usa em alta velocidade, qual é o mais rápido do cavalo ou se um elefante rápido chega a sair do chão. Uma pede qualquer andamento de três tempos. Nove usam o editor: reconstruir o passo, o trote e a andadura do dromedário, criar um salto completo ou um andamento singlefoot, um andamento com suspensão, um com três pés sempre no chão, um estável durante toda a passada e um com um instante sobre um pé sem suspensão. Outras pedem uma raça de andamentos especiais ou um caminhante de seis pernas, e a última pede um palpite sobre o vencedor antes da largada.

A corrida usa apenas valores das fontes: limite superior de uma faixa, máximo medido, média de um recorde mundial ou a maior velocidade de um estudo. Não é uma disputa em condições iguais, pois o limite da esteira para avestruzes não é uma velocidade máxima; as notas da tabela explicam qual valor cada raia usa. Animais sem velocidade medida nas fontes são excluídos em vez de receberem uma estimativa.

Como o modelo difere dos animais reais

O esqueleto é simplificado. O cavalo tem 13 pares de costelas, menos que um real, e um osso por segmento onde o joelho dianteiro e o jarrete reais contêm vários ossos pequenos. A cabeça e o pescoço se movem com o tronco. Um cavalo real os move um pouco para cima e para baixo no passo para ajudar no equilíbrio; no galope curto, a cabeça sobe quando os traseiros avançam sob o corpo e desce ao mínimo quando o dianteiro condutor se apoia. Os músculos são volumes lisos, não músculos individuais.

Os outros animais usam as mesmas peças, esticadas e recoloridas. Os primatas recebem cabeça redonda e focinho curto em vez do rosto longo do cavalo; aves e pinguim são versões em escala de um corpo ereto, e insetos têm peças lisas próprias com pernas de dois segmentos. Nos demais mudam os traços: pescoço longo em girafa e dromedário, corcova do dromedário, tromba e orelhas grandes do elefante, manchas do guepardo. Eles não têm esqueleto interno e seus rostos são simples. As pernas usam o mesmo mecanismo de duas articulações do cavalo, de modo que a pata de um gato ou cão parece mais um casco pequeno do que na realidade.

O movimento também é simplificado. Os períodos de passada, fatores de apoio e alturas de cada pé durante o avanço são valores arredondados escolhidos pelas descrições das fontes, não medições de um animal. As pernas se movem em planos, o corpo sobe e balança por uma quantidade fixa, enquanto o ritmo real varia a cada passada. Um pé apoiado fica exatamente imóvel em relação à areia, próximo ao comportamento real durante a maior parte do apoio. A troca de andamento mistura as sequências em menos de meio segundo; um animal real precisa de algumas passadas.