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為什么雨水落下來(lái)不會(huì)砸死人

 jimyjackson 2023-10-16 發(fā)布于上海

我是一顆勵(lì)志砸死人的雨滴,。

我依舊記得,,我那遠(yuǎn)方的大表哥,一顆3cm半徑的冰雹,,曾以超過(guò)30m/s的極速砸死過(guò)人,。

春天。

在1000m的高空,,我通過(guò)碰并作用,,由0.002mm的云滴逐漸匯聚,形成了0.02mm的小身軀,。

雖然我身軀很小,,但卻有砸死人的斗志。

微弱的上升氣流,,不再能承載我的身軀,,我開始向大地下墜。

下墜過(guò)程中我受到重力,,空氣浮力,,以及空氣阻力的作用。

我下墜的力量,,滿足下面的公式:

圖片

此時(shí)我的身體足夠的小,,可以近似看做球形


圖片

空氣阻力公式為:圖片

圖片為空氣阻力系數(shù),,圖片為空氣密度,,圖片為最大橫截面積,圖片為下墜的速度,。

圖片與雷諾數(shù)圖片有關(guān):

  • 雷諾數(shù)為慣性力與流體粘性力(內(nèi)部流體層摩擦力)的比值,。

  • 它較小時(shí),粘性力的影響大于慣性。較大時(shí),,慣性力的影響大于粘性力,。

圖片

不同雷諾數(shù)的流體現(xiàn)象

當(dāng)圖片

時(shí),我的空氣阻力系數(shù)與雷諾數(shù),,滿足關(guān)系式:

圖片

由于我的半徑極小,,此時(shí)圖片,空氣表現(xiàn)出很強(qiáng)的粘性,,這個(gè)等式的后兩項(xiàng)可近似為零,。

圖片

雷諾數(shù)還滿足公式,,圖片

  • 圖片 是橫截面長(zhǎng)度,,對(duì)球形來(lái)說(shuō)為 圖片 ; 圖片 是空氣的粘度系數(shù),,常溫下約1.8×10^-5Ns/m^2,。

帶入空氣阻力公式,得:圖片

當(dāng)我達(dá)到下墜極速時(shí):

圖片

圖片

極速如此的低,,我?guī)缀踉谝婚_始下墜的時(shí)候就達(dá)到了這個(gè)速度,。

1000m的高度,我至少需要下墜5個(gè)半小時(shí)的時(shí)間,,才能掉到地面砸到人,。

只可惜由于我的體積太小,我才下墜幾分鐘,,就被蒸發(fā)干了,。

我實(shí)在太不甘心,回到云層,,我再次凝聚成云滴,,在匯聚成雨滴。

這一次我學(xué)聰明了,,盡可能碰并更多的水滴,,凝結(jié)成更大一點(diǎn)的水滴。變大之后,,我的下墜速度變得更快,,還能追上前面的小雨滴,然后碰并成更大的水滴,。

終于,,我們半徑達(dá)到1mm,成了較大的正常雨滴了,。


圖片

圖片

,,雷諾數(shù)與空氣阻力系數(shù)的關(guān)系式,前兩項(xiàng)可近似取零。

此時(shí)我依舊接近球形,,空氣阻力系數(shù)圖片開始無(wú)限接近于0.4,。

當(dāng)我達(dá)到極速時(shí):

圖片

圖片

大約在2~3秒的時(shí)間,我就達(dá)到了極速,。

啪~

經(jīng)過(guò)了約2分半的時(shí)間,,我滴在了一個(gè)女孩的掌心。

但我的動(dòng)能實(shí)在是太低,。

在女孩掌心撞擊的力量,,大約只有0.05N。

“下雨了,?!?/span>

女孩喊了一聲,急急忙忙沖出了圖書館,。

就在這時(shí),,一把傘撐在了她的頭頂。女孩的手心變得滾燙,,我逐漸被蒸發(fā)了,。

我實(shí)在是不甘心啊,為什么我的力量如此不堪,。

夏天,。

在一個(gè)雷電交加的傍晚。

我再次在高空形成了雨滴,,這一次更加加倍的努力,,準(zhǔn)備向大地來(lái)一場(chǎng)最猛烈的沖擊。

半徑超過(guò)2.5mm后,,因?yàn)榭諝庾枇Φ脑黾?,我的形狀發(fā)生了改變


圖片

在阻力和重力的作用下,,我逐漸變成了一個(gè)漢堡包的形狀,。

圖片

靜止?fàn)顟B(tài)下,半徑與水滴形狀的關(guān)

半徑越大,,我的形狀越扁,。

但半徑超過(guò)4mm之后,我表面的張力就可能再也無(wú)法支撐我的形體,。


圖片

在有風(fēng)的狀態(tài),,我的體型甚至更小,就會(huì)分成兩半,。

當(dāng)我身體內(nèi)有著更多雜質(zhì)的時(shí)候,,半徑甚至可以達(dá)到5mm(直徑1cm),。

這將是我的極限大小,例如,,亞馬遜火災(zāi)后的下雨,,就曾達(dá)到過(guò)這樣的大小。

如果我依舊保持球形,,根據(jù)之前的公式,,我的極限速度可以達(dá)到16m/s。

只是可惜的是,,當(dāng)我吸附更多雜質(zhì),,出現(xiàn)1cm 直徑之后,我的形體也已經(jīng)嚴(yán)重扭曲,。

不僅橫截面積變得更大了,,就連風(fēng)阻系數(shù)也變大了。

由于空氣并非靜止,,我的終末速度在10m/s附近浮動(dòng),。

但無(wú)論怎么樣,我的質(zhì)量和速度都已經(jīng)大到了我的極限,。

我對(duì)人類發(fā)起了最致命的攻擊。

當(dāng)我和一群同伴沖向那個(gè)男孩的時(shí)候,。

女孩及時(shí)在他面前撐開了一把傘,。

啪嗒~

我對(duì)雨傘造成了1N左右的沖擊力

我甚至滲透過(guò)了雨傘,,飛濺到了男孩和女孩的臉上,。

“下瓢潑大雨了,我們快點(diǎn)回去吧,?!?/span>

男孩背起了女孩,在暴雨中狂奔,。

我在女孩甜甜的而臉龐中融化,,再次消失得無(wú)形。

但我依舊有些不甘心,。

等了幾年,。

冬天。

我化作了雪,。

我以為自己變成了固體,,下落的速度會(huì)更快。但沒(méi)有想到,,因?yàn)樘厥獾慕Y(jié)構(gòu),,我的下落速度竟然比雨滴慢很多,。

圖片

我徐徐地飄落,甚至不再關(guān)心我會(huì)落在哪里,。

“下雪了,。

“我們的孩子就叫雪吧?!?/span>

那年的冬天特別的冷,,直到那叫雪的孩子出生后我才融化。


PS:關(guān)于雨能不能砸死人,,有一個(gè)經(jīng)典笑話:

一位大媽誤加入一個(gè)博士群里,。有人提問(wèn):“一滴水從很高很高的地方自由落體下來(lái),砸到人會(huì)不會(huì)砸傷或砸死?”群里一下就熱鬧起來(lái),各種公式,,各種假設(shè),各種阻力,、重力、加速度的計(jì)算,足足討論了近一個(gè)小時(shí),。這時(shí)大媽默默地問(wèn)了一句:你們沒(méi)有淋過(guò)雨嗎?群里突然死一般的寂靜,。然后,然后大媽就被踢出群了,。

這個(gè)笑話流傳甚廣,。

無(wú)論懂不懂流體力學(xué)的人,都可以因這個(gè)笑話笑起來(lái),。


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