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蚂蚁从飞机上掉下来会摔死吗?

2019-10-9 10:45| 发布者: 有情感的NPC| 查看: 339| 评论: 0|来自: 宇宙探索

摘要: 小时候经常会想,蚂蚁从高楼上掉下来,会摔死吗?今天就和大家讲个明白——

小时候经常会想,蚂蚁从高楼上掉下来,会摔死吗?今天就和大家讲个明白——

除了起飞和降落,现在的民用航空飞机一般都在平流层底部飞行,飞行高度大约在8000~12000米之间。在平流层飞行,飞机飞得比较稳、省油,安全性也比较高。

按照常识来说,人如果从万米高空掉下去,没有减速装置,肯定得摔成渣了。即使是从10米高的地方掉下去,对于人来说也是非死即残。如果从正在平流层巡航的飞机上掉下去一只蚂蚁,那么蚂蚁会摔死吗?

这是一个很有趣的问题,为了解决这个问题,我们从科学的角度分析一下。其实,这主要是一个物理学中的力学问题,让我们讨论一下蚂蚁的受力情况。

首先,蚂蚁会受重力影响,做自由落体运动

蚂蚁从万米高空掉下,是受重力的影响,那么它的初速度就看作0,而蚂蚁从掉落那一刻起每秒钟的加速度按9.8米每秒算。

天体表面的重力加速度是根据牛顿第二定律和万有引力定律推导出来的。

地球表面的重力加速度平均为9.8米每秒,重力加速度随着海拔的升高逐渐变小。根据公式计算可知,在1万米的高空,蚂蚁所受到的重力加速度大约为9.78米每秒,跟地表相差无几,那么我们按照9.8米每秒来处理即可。

在理想情况下,蚂蚁下落时的速度随着时间的增长不断提高,它们之间成正比关系,蚂蚁在到达地表时速度将达到最大值。通过计算得知,只有重力作用下,蚂蚁从1万米的高空掉落到海平面位置大约需要45秒,最终的速度为441米每秒。如果蚂蚁真的以这么快的速度撞向地面,绝对死翘翘。

其次,蚂蚁还会受到空气阻力及浮力影响

上面只考虑了重力的影响,其实蚂蚁还会受到空气阻力及浮力的影响。

地球表面被大气层罩着,大气密度及温度随着海拔的升高不断降低。地球海平面附近15摄氏度时的空气密度大约为1.2千克每立方米。而在1万米的高空,大气温度降至零下50摄氏度,空气的密度仅为0.4千克每立方米,仅为海平面附近空气密度的1/3。

科学研究表明,物体的下落速度越快,它所受到的空气阻力也就越大。此外,物体所受到的空气阻力还与它的迎风面的大小有关。具体公式如下:

总结起来就是 ,空气阻力的大小与物体迎风面积成正比,与物体的速度平方成正比。可以看出,当物体的下落速度越快时,物体所受到的阻力也就越来越大。当物体所受到的重力和它所它受到的阻力保持平衡时,那么物体就将保持匀速下降。

蚂蚁的迎风面估计在20平方毫米左右,且身体不是流线型,下落时受到的阻力估计比雨滴所受到的阻力还要大一点。降落伞就是用的这个原理,通过增大迎风面,增加空气阻力,来减速。蚂蚁身体的平均密度也比较低,比水高一点,还会受到一定浮力影响,不过比较小。

云是由数不清楚的小水珠构成的,天上随便一片云就有几十上百吨,之所以不会掉下来,就是受到浮力及空气阻力等其它因素影响。

为什么蚂蚁不会被摔死?

综上所述,当蚂蚁达到一定速度时,它所受到的阻力就会与重力保持平衡,那么蚂蚁的速度就不会再继续增加了。不管是1万米还是1千米,蚂蚁最终落到地面时的速度都是一样的。

据估计,蚂蚁掉落时的平衡速度大约为10米每秒,也就是说蚂蚁从1万米的高空落到地面大约需要15分钟左右。由于蚂蚁的质量小,蚂蚁撞击地面时的动能仅为0.003焦耳左右,这么小的撞击能量对蚂蚁产生不了任何危害。

一只蚂蚁的平均体重通常不足0.05克,那么它所受到的重力影响也就很小。一只蚂蚁的质量按0.05克算,根据G=mg计算可知,一只蚂蚁大约受到0.00049牛的重力作用。

蚂蚁由于非常轻,在下落的时很快就能达到平衡点,速度也不会很快。据我估算,在1万米的高空,蚂蚁下落不到10米就能达到平衡。

蚂蚁的身体结构比较特殊,蚂蚁具有外骨骼和强韧的肌肉,可以搬起百倍于自重的物体,可以承受很大的冲击力,也就是说蚂蚁比人类更耐摔。

由此可见,最终蚂蚁到达地面时并不会被摔死。

蚂蚁虽然不会被摔死,但是大概率会死于其它原因

前面已经提到过,在1万米的高空,温度低至零下50摄氏度,蚂蚁将会被冻死;三分陆地七分海,平流层的风也比较大,蚂蚁很有可能会被风吹入海中淹死;受伤上升气流的影响,蚂蚁还有可能长时间在空中飘浮,最终饿死。

这只蚂蚁是不幸的,虽然摔不死,但最终还是会死。

最后用一个视频来为大家解答——

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