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你这个问题就和,“如果电梯突然下落,在做自由落体运动,在落地的那一刻,你跳起来,不就是不会受伤吗? ” 和这个差不多。
坦克在高空自由落体,你人也是在自由落体。人自由落体的时候,基本上做不了任何的事情,所以也根本就做不到向下开炮这个事情,所以你这个命题本身就不存在。
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二零一六年艾金斯从七零零零米自由落体在一张网上毫发无损。
空气磨擦也会在十几分钟气化掉他三分之一的身体,相当于十二马赫的速度,就是普通铁棒也会焚烧的四处冒烟,,呵呵,要想活命,除非穿上隔热涂层,否则,,,,定不可活。
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零一由一个笑话讲起
这又是个看起来很简单的问题——只是答案很简单,但是原因并不简单。
而且,这个问题,让我想起了听过的一个笑话(相信很多人都听过):
曾经有个人,混进了一个全是博士的QQ群里;有一天,他发现博士们正在讨论“一滴水从高处落下来能不能砸死一个人?”这个问题。博士们各抒己见,又是证明,又是计算,聊得不亦乐乎。然后这个人弱弱的问了一句:“难道你们没有淋过雨么?”博士们全都不说话了……
我当时听了之后,哈哈大笑!
当然,我不是在笑那些博士,而是在笑这个讲故事的人——原来,他们就是这么理解一个博士的呀!
原来,博士在人们心中的地位连“白痴”都不如,哈哈哈哈哈……
当然,谁是“白痴”很明显——那就是相信这个笑话是真事儿的人。
零二回到这个问题
要回答这个“难题”,首先要知道什么是自由落体。
自由落体:
自由落体是指常规物体只在重力的作用下,初速度为零的运动;自由落体运动是一种理想状态下的物理模型。
既然是理想模型,那么说明现实生活中是不存在的,或者说,使用起来是需要限定一些条件的。比如:忽略空气阻力,这样才能使得雨滴下落时只受到重力,从而满足自由落体的条件。
在物理学上,的确也是分为两种自由落体的——一种是不考虑空气阻力的理想情况;一种是考虑空气阻力的现实情况。
研究“考虑空气阻力的自由落体”,对空气动力学领域有着重要的意义。
问题拆解:
所以,这个问题,我们也要分两种情况来讨论了!
其一,是直接按照理想情况的自由落体来计算;
其二,是考虑空气阻力来计算。
当然,这两种计算,都逃不了先讨论一个问题——那就是,雨滴到底是什么形状?
因为,无论是空气阻力,还是碰撞时的相互作用力,都和雨滴的形状有关系。
零三雨滴的形状
很多人都一直认为,雨滴有着流线型的泪滴形状。这也比较符合我们对水滴的观察。
比如下图:
但是,一滴水在下落初期的形状和后来稳定时的形状是不同的。
上图中的水滴是从某种物体(比如水龙头)上滴落的;下落初期,水滴的尾部会由于分子间的引力,而产生拉扯作用,从而形成尖尖的形状。
但美国宇航局的科学家们曾研究发现,事实上雨滴的形状更像汉堡面包,有着圆形的顶部和扁平的底部——所有将雨滴描述成泪滴形状的图形都是错误的。
如果不受任何外力,水会形成微小的球形;当雨滴落下的时候,刚开始空气阻力很小,基本处于失重状态,所以,雨滴最初会维持球形的形状。
如果雨滴直径更大,或者下落越来越快时,它就会形成汉堡的形状。这是由于,下方的空气阻力会向上推动它,使它的形状发生变化,形成汉堡形状。
随着雨滴的降落,它会保持这种形状,较大的雨滴(大约超过四.七六毫米)最终会变化成类似于降落伞的形状,但最终也会分解成较小的雨滴。
我们现在得到结论:
雨滴最大不会超过五毫米,这是由于水分子之间的作用力决定的;超过五毫米的雨滴,会在下落过程中自动分解。
雨滴基本上是个球形(或者扁一点的汉堡),而不是圆头尖尾巴的形状!
零三考虑摩擦阻力,一步步追究到最后
如果提问者没有加上“自由落体”这几个字(即考虑空气阻力),可能答案就很明显了——你没淋过雨么?
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