除了起飞和下降,现在的民用航空飞机一般都在平流层底部飞翔,飞翔高度大约在8000~12000米之间。在平流层飞翔,飞机飞得比较稳、省油,安全性也比较高。
依照知识来说,人假如从万米高空掉下去,没有减速设备,必定得摔成渣了。即使是从10米高的当地掉下去,关于人来说也对错死即残。假如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?
这是一个很风趣的问题,为了处理这样的一个问题,咱们从科学的视点剖析一下。其实,这主要是一个物理学中的力学问题,让咱们讨论一下蚂蚁的受力状况。
首要,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,而蚂蚁从坠落那一刻起每秒钟的加速度按9.8米每秒算。
天体外表的重力加速度是依据牛顿第二定律和万有引力定律推导出来的。
地球外表的重力加速度均匀为9.8米每秒,重力加速度跟着海拔的升高逐渐变小。依据公式核算可知,在1万米的高空,蚂蚁所遭到的重力加速度大约为9.78米每秒,跟地表相差无几,那么咱们依照9.8米每秒来处理即可。
在抱负状况下,蚂蚁下落时的速度跟着时刻的添加逐渐的提高,它们之间成正比联系,蚂蚁在抵达地表时速度将抵达最大值。经过核算得知,只要重力效果下,蚂蚁从1万米的高空坠落到海平面方位大约需求45秒,终究的速度为441米每秒。假如蚂蚁真的以这么快的速度撞向地上,肯定死翘翘。
其次,蚂蚁还会遭到空气阻力及浮力影响
上面只考虑了重力的影响,其实蚂蚁还会遭到空气阻力及浮力的影响。
地球外表被大气层罩着,大气密度及温度跟着海拔的升高不断下降。地球海平面邻近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,仅为海平面邻近空气密度的1/3。
科学研究标明,物体的下落速度越快,它所遭到的空气阻力也就越大。此外,物体所遭到的空气阻力还与它的顶风面的巨细有关。详细公式如下:
总结起来便是 ,空气阻力的巨细与物体顶风面积成正比,与物体的速度平方成正比。能够精确的看出,当物体的下落速度越快时,物体所遭到的阻力也就渐渐的变大。当物体所遭到的重力和它所它遭到的阻力坚持平衡时,那么物体就将坚持匀速下降。
蚂蚁的顶风面估量在20平方毫米左右,且身体不是流线型,下落时遭到的阻力估量比雨滴所遭到的阻力还要大一点。下降伞便是用的这个原理,经过增大顶风面,添加空气阻力,来减速。蚂蚁身体的均匀密度也比较低,比水高一点,还会遭到必定浮力影响,不过比较小。
云是由数不清楚的小水珠构成的,天上随意一片云就有几十上百吨,之所以不会掉下来,便是遭到浮力及空气阻力等其它要素影响。
为什么蚂蚁不会被摔死?
综上所述,当蚂蚁抵达必定速度时,它所遭到的阻力就会与重力坚持平衡,那么蚂蚁的速度就不会再持续添加了。不管是1万米仍是1千米,蚂蚁终究落到地上时的速度都是相同的。
据估量,蚂蚁坠落时的平衡速度大约为10米每秒,也便是说蚂蚁从1万米的高空落到地上大约需求15分钟左右。因为蚂蚁的质量小,蚂蚁碰击地上时的动能仅为0.003焦耳左右,这么小的碰击能量对蚂蚁发生不了任何损害。
一只蚂蚁的均匀体重一般缺乏0.05克,那么它所遭到的重力影响也就很小。一只蚂蚁的质量按0.05克算,依据G=mg核算可知,一只蚂蚁大约遭到0.00049牛的重力效果。
蚂蚁因为十分轻,在下落的时很快就能抵达平衡点,速度也不会很快。据我预算,在1万米的高空,蚂蚁下落不到10米就能抵达平衡。
蚂蚁的身体结构比较特别,蚂蚁具有外骨骼和强韧的肌肉,能够搬起百倍于自重的物体,能够接受很大的冲击力,也便是说蚂蚁比人类更耐摔。
由此可见,终究蚂蚁抵达地上时并不会被摔死。
蚂蚁尽管不会被摔死,可是大概率会死于其它原因
前面现已提到过,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,蚂蚁很有必定的概率会被风吹入海中淹死;受伤上升气流的影响,蚂蚁还有或许长时刻在空中飘浮,终究饿死。
这只蚂蚁是不幸的,尽管摔不死,但终究仍是会死。