如果沒有阻力,下雨會砸死人嗎?

秦長彬


想要人為制定這樣一個真實的情境進行試驗,這是不現實的。但是可以通過重力勢能的計算公式來驗證,因為忽略了空氣阻力,雨滴在降落過程中,砸到我們時雨滴所具備的能量就是它在雲端時的重力勢能。根據Ep=mgh(其中Ep為重力勢能;m為雨滴質量,g為地球表面重力加速度,這裡取值為10;h為雲層的高度),我們只需要知道雲層的高度、雨滴的質量,就能得到答案。

降雨是一種常見的自然現象,指的是烏雲中的水珠達到一定條件以後下落至地表的過程。因此如果要計算雨滴到達地面時的能量,就要確定雨滴初始高度,即雲層的高度。我們日常見到的雲彩有很多種,有的雲彩高達上萬米,而有的雲彩高度卻相當低,有時候爬山爬到半山腰時就已經感覺已經爬上了雲端。一般的烏雲高度在2500米左右,在此就假設某次降雨時,烏雲高度為2500米。

由於雨滴的大小一般都不同,有細小的毛毛雨,也有質量相對較大的暴雨,為方便計算,因此這裡就以一滴水的質量來探討這個問題,一滴水的質量約為0.05克,即0.00005kg,以此為標準。

將雲層高度2500米、水滴質量0.00005kg代入公式Ep=mgh,可得雲層雨滴的重力勢能Ep=0.00005*10*2500=1.25焦耳。可能大家對1.25焦耳沒什麼概念,而我們每日攝入的熱量為 5000千焦耳-7500千焦耳 ,將兩者對比一下,就知道1.25焦耳的能量有點微不足道了。

我覺得一滴雨水從雲端滴落砸到我們時僅僅具備1.25焦耳的能量,再加上雨水本身是柔性的,殺傷力相當有限。

就算沒有空氣阻力,雨滴完全自由落體降落,也不至於砸死人,只是被砸的感覺更加劇烈而已。


Eins田


如果沒有阻力,下雨也不會砸死人。下面用運動學來推一推。

雲層雨滴

根據資料可知,雲層大概分佈在1500米到3000米的高空,取個比較保守的值,雲層在2000米高空。一滴雨從2000米高空開始下落,到達地面時速度為多少? 根據勻變速直線運動路程公式s=gt²/2(已知s=2000m,g為重力加速度),可求出雨滴落地用時20.2s,落地時時速約為198m/s,也就是說接觸人的皮膚瞬間,雨滴時速為198m/s。

假設可以

如果雨滴可以砸死人,選一種最行之有效的方法,直接穿過胸膛,刺入心臟。假設,雨滴能刺破皮膚進入心臟就算砸死,在人體內大概路程為5cm。同理, 根據勻變速直線運動路程公式s=at²/2(s=0.05m,a為雨滴在身體內加速度),可求出從皮膚刺入心臟時間約為0.0005s,加速度4×10ⁿ(n=5)m/s²。算到這兒,一看加速度數據,這有點恐怖啊。是穿還是不穿呢?

接著往下算,已知20滴水是1ml,1ml水的質量是1g,那麼一滴雨水的質量是0.05g。假設可以穿皮膚刺入心臟,雨滴刺入皮膚後受到體內的阻力為F=ma,帶入計算得到阻力F為20N。算到這兒,應該已經能感覺到答案了,20N的力好像沒多大殺傷力。

壓強

對於20N的力,可能不夠直觀,不知道這20N是否可以刺穿皮膚。從壓強入手看看,我們假設雨滴是立方體,根據質量公式m=ℓv(ℓ為密度)求出體積,再求出接觸面積。根據計算可知,體積為5×10ⁿ(n=-8)m³,雨滴與皮膚接觸面積為6.3×10ⁿ(n=-7)。根據壓強公式P=F/S,求出壓強約為32×10³KPa。這是什麼概念呢?針尖的面積為5×10ⁿ(n=-8)m²,如果將3兩肉放在針尖上,根據壓強公式可得壓強為30×10³KPa。一根豎著的針,上面放三兩肉(5cm以上厚度),能刺穿5cm嗎?肯定是不能的。

人的皮膚是比肉質堅硬的,而且水很柔易不像鋼針那樣堅硬,人還打著傘,穿著衣服。所以,即使沒有空氣阻力,雨滴落下基本上是不會砸死人的。(數據可能不夠具體,有不足之處請海涵)。


神州上卿


我的大學最後所學的專業是力學,如果沒有空氣阻尼,從千米高空按自由落體加速度公式計算,水滴到達地面的速度將達每秒400~600米,幾乎接近一般步槍子彈的初速度每秒700~1000米,完全可以擊穿任何人的腦袋,可以說一場雨幾乎能毀滅地面(陸地)的一切生命…更有甚者,眾所周知,流星是太空中的無數小天體,在地球的萬有引力下,吸向地球(落下),通常進入大氣層的速度驚人高達每秒數百公里,絕大部分,由於大氣阻尼高速摩擦被燃燒一盡,如果沒有空氣阻尼(力),即使忽略加速度影響,一噸巨石以每秒百公里的速度撞擊地球表面,它的巨大破壞力足以是一顆中型原子彈爆炸的威力,如果一百噸巨石以每秒百公里的高速落入大洋之中,將激起千米之高的巨大海嘯,將大陸一切洗劫一空,而據天文觀察統計,如果沒有大氣層的空氣阻力保護,一晝夜之間至少有十萬顆大大小小隕石落下,地球不要說一切生命蕩然無存,而且是千瘡萬孔,死亡世界…我們必須感謝地球之所以是一個生命的星球,是因為她與其它星球不一樣,有一層數百公里之厚的大氣層,才保佑了地球上的一切生命,我們人類,必須像愛護自己的眼睛一樣,精心保護她,使她不要受到任何的汙染…在太陽照射的一面,溫度不會激劇上升至幾百度以上,在太陽的背陰面,溫度也不會急劇下降零下一百多度,是的,她還有保溫恆溫作用,恰恰適合萬物生長…沒有空氣阻力,天空將不可能有任何飛行之物,這是一般流體力學的基本常知…


高友峰1


如果沒有空氣阻力,水滴的速度最多可以達到逃逸速度,也就是11千米每秒,這個速度完全可以把人擊穿。

但是,既然沒有空氣阻力,那就意味著沒有空氣,在真空狀態下,水滴會快速蒸發,在落地之前就會完全蒸發。

如果這滴水高到已經脫離了地球的引力的話,那麼它不會落向地球,而是落向太陽


Brao帶你玩轉地球


真空狀態下,自由落體的速度大到足以擊穿人體,但是一滴雨在加速的過程中是會蒸發的,假如不考慮蒸發,那麼,速度極快的水就像水刀一樣,可以擊穿人體的皮膚,不過傷害的大小因為水滴的量太小,只能造成輕微的影響。


陳伊森CMD


你這個假設根本不成立,1.沒有阻力也就是在絕對真空狀態下,這樣也不會形成水滴。2.在真空環境中也不會有人類。大自然就是這樣神奇,一個事物的存在皆有其道理。單隻從科學角度出發只考慮重力因素,是可以砸死人的。


竇哥精益求精


沒有空氣、沒有阻力哪會有雨?


醫生鄭澤民


會的。[呲牙][呲牙]


亙古唯物



拉方fr


應該不會


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