一滴水從5km高空墜落傷害有多大?

蘇焱楓


樓主假設如果成立的話,結果是你找不到這滴水。

5km的高空,這滴水根本落不下來,通過重力加速度計算完後,你會發現通過空氣的摩擦,再牛逼的水滴也會摩擦殆盡。

所以,沒有所以。



徽幽


看到這個問題,想到一個冷笑話。一個群裡很多人在討論一滴雨在什麼情況下能砸死人(大致就是這個意思),群裡面討論很熱烈,包括博士生學歷的群主也參與討論,通過速度,加速度,摩擦力等各種參數進行分析。

最後一個人說了一句話:難道你們都沒淋過雨嗎?

群裡頓時鴉雀無聲,相當尷尬,最後說話的人倍踢出群了!

玩笑歸玩笑,也能反應出很多問題!首先,我們知道天上的雨是不會砸死人的,對人體也幾乎不會帶來任何傷害。

因為,普通降雨雲層一般的高度在2000米左右,而雨滴在這個高度下落到地面的速度一般也只有每秒8-9米,這個速度的雨滴攜帶的動能很小,只有3焦耳左右,對我們人類幾乎沒有任何影響!

為何2000米高度的雨滴落到地面速度只有9米每秒呢?這是因為雨滴的下降過程並不是自由落體,而是先加速,之後開始勻速運動。因為存在著空氣摩擦力,當摩擦力與水滴重力平衡時,雨滴就不再加速,這個速度基本會維持在9米每秒左右!

不過,確實有更好的雨雲層,比如5000米,不過即使如此高度,也並不意味著雨滴下落到地面的速度會更快,因為雨滴在速度達到9米每秒時基本上會一直保持這個速度,重力已經和摩擦力保持平衡了,所以不會一直加速!

最後說一點,即使沒有任何摩擦力,也並不意味著一直會加速至超光速。比如距離地球無窮遠處一個物體被地球引力作用下落,最終到達地球的速度並不會超過光速,事實上會遠低於光速,這個速度只有11.2千米每秒(理想條件),正好是第二宇宙速度,這不是巧合,而是必然!


宇宙探索


一滴水大概重0.05g,也就是0.00005kg。從地面到5km之間的重力加速度幾乎不變,在這裡就取9.8m/s²。

一滴水從5km的高空掉到地面的能量E=mgh。

把數據代入得到E=5×10⁻⁵×9.8×5×10³=2.45J

這個能量大概相當於60W的燈泡照0.041秒所釋放的能量。

根據功能關係還能計算出水滴的速度,

mgh=½mv²,推出水滴的速度大概為313m/s。

動量p=mv=0.01565kg*m/s

假設水滴砸到人的時間為0.001s

根據衝量公式Ft=mv,得到F=15.65N,這個力不足以傷害人的頭,如果再算上空氣阻力這個力會更小的多。


牛因斯坦


1、 一滴雨的能量

雨滴有大小,夏季暴雨的時候,雨滴較大,質量約0.05g,落地速度約8-9m/s。因此,撞擊的動能有2.03e-3J。這個動能是非常小的。再來看下5000m的高空,其動能為零,勢能為2.5J,雖然勢能的絕對值依然非常小,但是相比於撞擊動能,有近千倍的差異。根據能量守恆,高處的勢能轉化為動能。那麼這部分少了的能量全部用來克服空氣阻力做功了。雨滴在下降的過程中,除了重力作用外,還有空氣阻力的作用。

2、傷害性的判斷

雖然撞擊的動能僅僅才2.03mJ,對於人體是不可能產生傷害的。但是,不同的物體,強弱程度不同。假如遇到非常弱的物體,又比較的脆。雨滴在撞擊的過程中,由於互相接觸產生撞擊應力。如果物體非常非常的弱,雨滴的撞擊應力已經超過了其承受極限,比如嫩豆腐,那麼這塊豆腐就會被雨滴打爛。

3、長期的傷害

水滴石穿的故事說明,長期的滴水,也可以傷害其他較強的物體。這個作用機理並不是依靠撞擊力直接撞開物體,而更多的是依靠水的摩擦,持續地磨掉石頭表面。

4、總結

由於空氣阻力的影響,一滴水對人體的傷害可以忽略。

一滴水從五千米的高空落下來,基本上沒有什麼傷害。我們平常下雨的雲層,高度一般在2000米以下,下雨時雨滴落到地面的速度也就是8-9米每秒。這麼點速度我們根本就感覺不到雨滴的力度。不過即便把雨滴形成的高度升高3倍,達到5000米,雨滴的落地速度仍然會是8-9米每秒,仍然沒有什麼傷害。除非是雨滴一直對著某個地方下,形成水滴石穿的持續效應。

這裡可能有人要問了,為何雨滴高度升高後下落到地面的速度沒有變化呢?按照重力加速度計算,越高的物體落地時速度不是越大嗎?

確實是這樣,但是我們不能忽略空氣阻力啊!物體在大氣中高速運動的時候,其受到的阻力和其速度的平方呈正比。所以說,當雨滴達到8-9米每秒的時候,基本上就是阻力和重力平衡的時候,雨滴就不會加速了。所以,一般情況下,雨滴最大的速度也就是9米每秒。如果沒有空氣阻力,即便是2000米高度的雨滴,其速度也會達到20米/秒。而如果是5000米,速度將會達到31.6米/秒。可以說,這個速度幾乎相當於高速路上汽車的速度了,那就有點恐怖了。不過還好,有空氣阻力,雨滴的速度更本不可能達到那麼大。所以說,不論高度有多高,雨滴的速度和2000米的時候一樣,我們還是感覺像下雨一樣。故而,一滴水從5000米高空落下來,沒有什麼危害。


Null君主


一滴水從5km高空墜落傷害有多大? 一滴水從5km高空墜落時,受到重力作用,不斷加速度,到落地時候砸到人會有造成什麼樣的傷害?

由網友 煙花易冷40755 提供的答案:

你們討論的真熱鬧,沒有淋過雨嗎?沒經歷過冰雹 嗎?

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冰雹都只是疼一下,一幫蛋疼的在這討論水滴!


十年書蟲推書


一滴水從5000未高度落下會發生什麼?

一滴水從高空落下,它所經過的流動空氣層會很快的把這滴水解散。而成為許多的小水滴,最後被上升氣流吹起,繼續解體成為霧狀,被熱氣流升騰,回到雲霧中去。

這就是一滴水的故事。

如果雲層較低,就會以許多小滴的形勢落到地面。

這就叫下雨了。

每天天空都在從復著這樣的故事,比如在高山上一陣雨過去,山腳下卻沒有下雨,就是因為雨沒有落到山腳下的能力。

山腳下的上升氣流會騰起這片小水滴區域而不能落下,而回到高空中。


寶樹白石


淋過雨的朋友們應該會知道雨滴的傷害究竟有多大。嚴格來講,這取決於雨滴的重量和被撞物體的強弱程度。

1、 一滴雨的能量

雨滴有大小,夏季暴雨的時候,雨滴較大,質量約0.05g,落地速度約8-9m/s。因此,撞擊的動能有2.03e-3J。這個動能是非常小的。再來看下5000m的高空,其動能為零,勢能為2.5J,雖然勢能的絕對值依然非常小,但是相比於撞擊動能,有近千倍的差異。根據能量守恆,高處的勢能轉化為動能。那麼這部分少了的能量全部用來克服空氣阻力做功了。雨滴在下降的過程中,除了重力作用外,還有空氣阻力的作用。

2、傷害性的判斷

雖然撞擊的動能僅僅才2.03mJ,對於人體是不可能產生傷害的。但是,不同的物體,強弱程度不同。假如遇到非常弱的物體,又比較的脆。雨滴在撞擊的過程中,由於互相接觸產生撞擊應力。如果物體非常非常的弱,雨滴的撞擊應力已經超過了其承受極限,比如嫩豆腐,那麼這塊豆腐就會被雨滴打爛。

3、長期的傷害

水滴石穿的故事說明,長期的滴水,也可以傷害其他較強的物體。這個作用機理並不是依靠撞擊力直接撞開物體,而更多的是依靠水的摩擦,持續地磨掉石頭表面。

4、總結

由於空氣阻力的影響,一滴水對人體的傷害可以忽略。

一滴水從五千米的高空落下來,基本上沒有什麼傷害。我們平常下雨的雲層,高度一般在2000米以下,下雨時雨滴落到地面的速度也就是8-9米每秒。這麼點速度我們根本就感覺不到雨滴的力度。不過即便把雨滴形成的高度升高3倍,達到5000米,雨滴的落地速度仍然會是8-9米每秒,仍然沒有什麼傷害。除非是雨滴一直對著某個地方下,形成水滴石穿的持續效應。

這裡可能有人要問了,為何雨滴高度升高後下落到地面的速度沒有變化呢?按照重力加速度計算,越高的物體落地時速度不是越大嗎?

確實是這樣,但是我們不能忽略空氣阻力啊!物體在大氣中高速運動的時候,其受到的阻力和其速度的平方呈正比。所以說,當雨滴達到8-9米每秒的時候,基本上就是阻力和重力平衡的時候,雨滴就不會加速了。所以,一般情況下,雨滴最大的速度也就是9米每秒。如果沒有空氣阻力,即便是2000米高度的雨滴,其速度也會達到20米/秒。而如果是5000米,速度將會達到31.6米/秒。可以說,這個速度幾乎相當於高速路上汽車的速度了,那就有點恐怖了。不過還好,有空氣阻力,雨滴的速度更本不可能達到那麼大。所以說,不論高度有多高,雨滴的速度和2000米的時候一樣,我們還是感覺像下雨一樣。故而,一滴水從5000米高空落下來,沒有什麼危害。


初夏染指憂傷151113280


下雨的時候你澆一個小時就知道了


劍盤俠


下面我將從三個方面對這滴水的能量進行一次評估分析:

01 假設不考慮空氣阻力

在不考慮空氣阻力、風速、太陽光的照射蒸發等因素的影響,5000米高處滴落的水將按照自由落體進行持續加速。

按照理想狀態下物理模型計算:

假設人身高為1米8,雨從5000米高處落下,遵循自由落體時的速度公式:2gs=v^2

則由此可計算出雨滴到人頭上時速度約為:

V=[2×9.8×(5000-1.8)]^(1/2)=313m/s

正常民航飛機的時速大約為800公里每小時,約合222m/s,可見雨滴最終的速度其實比飛機快的多,好在雨滴實在太小,否則這個速度對人其實是非常致命的。

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02 考慮阻力、蒸發等因素

實際情況中,當雨滴下落時,會受到多方面因素的影響。

其一是阻力的影響。我們知道,當物體額速度越快時,阻力越大,所以當雨滴降落速到加速到一定數值時空氣阻力就會成指數倍增加,最終達到重力和阻力的相對平衡,使得雨滴處於不再加速的勻速狀態。5000高空降落下的雨其實和正常2000米下落額雨的最終速度是一樣的,約為10m/s,打在人身上基本沒什麼感覺。

其二是蒸發的影響。由於雨滴在下落過程中阻力是逐漸變大的,水與空氣的摩擦會加速水滴的溫度上升及蒸發,也就是說剛開始的雨滴假設0.1g,最終落到地上後就只有0.001g了。

其三是陽光的影響。繼續上面這個思路,假設這0.1g的雨滴在下落時正好陽光充足,很可能在沒有落到地面上的時候可能就已經被蒸發乾淨了,人無法察覺到雨滴的存在。

其四是風的影響。假設雨滴下落過程中受到冷空氣的影響凝結成冰,下落後就以冰雹的形式砸落到人身上,很多地區的冰雹像雞蛋一樣大小,這其實是有一定殺傷力的。

03 人從5000米高空掉到水中將會怎麼樣呢?

雖然5000米高空的水滴下落後對人的影響微乎其微,但人從5000米高空墜落到水中那就是必死無疑了。

人的重力較大,遠大於空氣阻力,可以將阻力忽略掉,所以從高空墜落時一直處於加速狀態。

可計算出人從5000米落下時的終末速度:

V=[2×9.8×(5000-1.8)]^(1/2)=313m/s

這就相當於人直接撞擊在正在行駛的飛機上,粉身碎骨在所難免。這也就是為什麼高空跳水項目都把跳臺設置在20米以下了。

目前世界高空跳水且無傷的最高紀錄是美國一個名叫喬·伊根的男子在佛羅里達州東部的馬丁縣展覽會上創造的,他從一個24.4米高的跳臺上縱身跳入了底下一個至少5.5米深的圓形水池中,這已經是在不會對人體造成傷害的情況下,所能達到的最高跳水高度。

04 結論

綜上所述,在理想環境下,5000米高空的雨滴會對人造成致命傷害,但在真實環境中由於受到空氣阻力的影響,5000米高空滴落的水滴並不會對人造成任何傷害。但是假設將兩者的位置互調,人從5000米高空掉到水中將會是粉身碎骨的悲劇。

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雨滴在空氣中飛行會解體,真空中飛行會蒸發殆盡,沒有殺傷力。

如果是一滴冰晶在真空中飛行就好算了。

動能=重力勢能=mgh=0.00004*10*5000=2焦耳,能量很小。

速度=根號下2倍gh=根號下100000約為300米/秒。輕小物體具有這個速度不會太致命,碰到人體會瞬間減速停止,僅僅是很疼,殺傷力類似彈弓打鋼珠100m/s,

跟複合弓射箭200m/s,手槍打子彈400m/s沒法比。

不過即便是彈弓,打蘋果打西瓜可都是貫穿傷哦,所以下冰雹的時候一定要躲一躲。


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