The Murphy number: how pitch moment of inertia dictates quadrupedal walking and running energetics
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Most quadrupedal mammals transition from a four-beat walk to a two-beat run (e.g. trot), but some transition to a four-beat run (e.g. amble). Recent analysis shows that a two-beat run minimizes work only for animals with a small pitch moment of inertia (MOI), though empirical MOI were not reported. It also remains unclear whether MOI affects gait energetics at slow speeds. Here I show that a particular normalization of the pitch moment of inertia (the Murphy number) has opposite effects on walking and running energetics. During walking, simultaneous fore and hindlimb contacts dampen pitching energy, favouring a four-beat gait that can distribute expensive transfer of support. However, the required pitching of a four-beat walk becomes more expensive as Murphy number increases. Using trajectory optimization of a simple model, I show that both the walking and slow running strategies used by dogs, horses, giraffes and elephants can be explained by work optimization under their specific Murphy numbers. Rotational dynamics have been largely ignored as a determining factor in quadrupedal locomotion, but appear to be a central factor in gait selection.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».