02.25 科学分析:如果没有降落伞,从飞机跳下,坠入海中会怎样?

夏日消消气


正常跳伞可以分为三个阶段:加速阶段、匀速阶段,和减速阶段。由于空气阻力的存在,刚开始速度小,空气阻力也小,所以是加速下降阶段。随着速度的增加,空气阻力急剧增加,当阻力与重力相等时,就是匀速下降阶段。打开降落伞后,阻力变得更加巨大,此时就是减速下降阶段。

比如飞机的高度,如果飞机只飞一米高,那么跳下来应该问题不大,还有飞机的飞行速度,如果战斗机在超音速飞行,那估计刚出机舱还没到水面人就挂掉了。

我们假设飞机的飞行高度很高,然后速度嘛,能保证你不会在出机舱的一瞬间就被空气拍死。

然后就是人的跳水技术,专业运动员的最高跳水记录是61米,不过跳水者摔断了脊椎,而普通人估计三十米就挂掉了。我们假设飞机上跳下来的这个人非常专业。

当空气阻力和自身重力达到平衡时,就变成匀速下降了,这时的匀速下降速度也叫终端速度,终端速度比重力加速度时要慢很多,据说此时的终端速度约54~-58米/秒。按照这个速度在接近海面的瞬间撞击速度相当于大约200公里/小时的速度。这个速度基本就挂了,当然海水是水,不是水泥地,能不能起到缓冲作用呢?基本不可能,这是因为海水具有不可压缩性能。

我们可以举一个例子,子弹的速度更快,但进入水中后两米处就失去杀伤力。这里有一个现象,速度越快,和海水的撞击力越大,也就是阻力越大,速度慢了反而撞击力减小,即便如此,约200公里/小时的速度也会导致死亡,人接触海水的面积并不小。如果是一只鸡,扑闪着翅膀说不定还真能活下来,换成人肯定是挂了,人的五脏六腑无法承受这样的撞击,同样也承受不了海水的撞击压力。

人还有一个特性就是人体的入水截面不可能等于0。因此,在跳到水中的时候某一个高度就会造成即便S数值很小,也会产生过大的力阻力F,当F足够大的时候人就会受伤。

然后就是公式计算了,这点还是给大家省略掉吧,直接说结果,当人跳水高度等于24.4米的时候,入水的速度大约是21.87米/秒,这时75公斤的人的动能可以达到17934.00焦耳,这就是10颗M16子弹膛口动能的总和了。如果姿势不正确,直接拍到水面上这个人会受伤。

世界上最高跳水记录目前是61米高度,落水的时候速度为34.58米/秒,75公斤的人体动能是44835.00焦耳,这个动能已经相当于一枚81mm迫击炮的动能了。

可以说是从高空坠落到海里的话,是肯定没有生还的可能的。根据物理的原理,要是达到了一百米的高度,不管从哪里下坠,都是会死亡,不管掉到哪里去。更何况是飞机上都是要在距离地面上有一万多米的高空上面去飞行,这样子的高度,就算是底下都是海洋,掉下去的情况其实是和我们从高楼下坠到水泥地里面一样的道理的。

水这种液体在我们生活中非常的常见,在我们的印象里水是一种非常柔软的液体。它的形状随着容器的改变而改变。很多人可能会认为如此柔软的液体,在我们跳入水中的时候是不会有非常大的阻力的,但这种想法是错误的。

水是有水分子组成的,他们之间是存在一定的间隙。我们高速入水的时候。身体快速地与水面进行接触。由于水分子之间的作用力,如果没有注意方法,使得自身大量的部位与水面进行接触,就会产生巨大的压力,导致人体损伤。

高空跳伞后,不采取任何措施,直接入水的速度达到了220m/s,由于“应变率”效应的存在,水体在高速撞击下,响应较慢,呈现偏“硬”的固体特性,此时发生撞击必然有死无生。

在头骨能够承受的撞击力下,安全的跳水高度约为35m,实际上的跳水运动高度最高也就28m。但是,不要用头直接入水,可能会被水撞晕。


第一美女


兔哥回答,这个问题需要看跳下来的高度了,虽然这样的情况很难进行测试,也没人会这么做,但我们可以通过一些有关的类似运动进行分析一下。现在世界上有很多的极限运动爱好者,他们总是梦想能够挑战人类极限,例如,跳水的高度就一直想有一个突破。我们所认识的传统意义的跳台跳水高度是十米,而国际悬崖跳水联合会规定,跳水高度一般为男子23至28米,女子18至23米,这也是目前人类从高处安全跳水的最高安全高度了。当然,这个高度是人类所能承受的,但不是任何人都能平安无事的从这个高度安全落下,而是经过严格训练的专业人员,并且要保证双脚先入水,否则会受伤。


这样的高空跳水最高纪录是61米,是一名专业跳水运动员跳出来的,并没有成功,脊背受了伤,如果是普通人会受伤更严重。由此来看,从高空跳入海中能否生还要看高度,运动速度也是一个因素,我们知道轰炸机扔航弹时,航弹会有一个惯性速度,如果高度不高,还是有生存希望的,估计几十米的高度还是有很大的生存希望的。有一部美国电影,就有一个老救援队员为了让同伴生存自己割断了直升机上的绳子,当时的高度是八十米左右,而且是大风大浪,按理说这样的风浪有利于生还,结果没成功,可能是摔晕了结果挂了。我们可以分析一下跳伞运动,一名运动员从高空万米处跳下,这个高度是客机的理想飞行高度,不过气温最低,约零下-60摄氏度,那么他的下降速度属于重力加速度,但并不是一直加速降落,这是因为下降速度快,空气阻力也会增加。


当空气阻力和自身重力达到平衡时,就变成匀速下降了,这时的匀速下降速度也叫终端速度,终端速度比重力加速度时要慢很多,据说此时的终端速度约54~-58米/秒。按照这个速度在接近海面的瞬间撞击速度相当于大约200公里/小时的速度。这个速度基本就挂了,当然海水是水,不是水泥地,能不能起到缓冲作用呢?基本不可能,这是因为海水具有不可压缩性能。我们可以举一个例子,子弹的速度更快,但进入水中后两米处就失去杀伤力。这里有一个现象,速度越快,和海水的撞击力越大,也就是阻力越大,速度慢了反而撞击力减小,即便如此,约200公里/小时的速度也会导致死亡,人接触海水的面积并不小。如果是一只鸡,扑闪着翅膀说不定还真能活下来,换成人肯定是挂了,人的五脏六腑无法承受这样的撞击,同样也承受不了海水的撞击压力。


如果保持一定的姿势,双脚先入水会不会好点,其实很难做到,人在空中并做不到想怎么改变姿势就能改变,没有外力作用根本就不可能。我们看过关于猫咪在空中能调整姿势的电视,动物世界就曾经讲过,具备这样能力的动物大概只有猫咪等极少的动物才有这个本领,猫咪能自主翻转身体,用四肢着地,人基本都是大头朝下自由落体运动,两条腿就像是尾巴,所以从高空落下的人基本都是趴着的,肚子朝下。空中下落气流阻力很大,无法掌控,跳伞运动员也都是张开四肢,肚皮朝下,想保持两腿向下来个跳“冰棍”没有这个能力,除非经过严格训练的人,一般的人是做不到的,只能是任气流摆布了。
以上是兔哥个人观点,欢迎关注兔哥,欢迎探讨,图片来源网络。


兔哥42928


人从10米高度落入水中,不管以何种姿势入水,受伤的概率非常小,这也是为什么竞技体育跳水比赛最高也只有10米跳台。如果跳水高度超过20米就叫做高空跳水,这是一项极限运动,是有一定的危险性的。

比如美国每年都会举行高空跳水大赛,参赛者会从高达48米的平台跳下,参赛者必须经过严格训练及选拔。入水时跳水者必须保持身体紧绷和竖直的状态。因为跳水者入水时的速度超过70公里/小时,只有这样才能使入水受到的冲击力降到最低。

墨西哥还有60米的跳水比赛,参赛前当然也需要经过严格选拔,据说每年能参加这项赛事的不超过20人。从60米高空跃下,入水时的速度会超过100公里/小时。以这么高的速度入水,稍有不慎轻则骨折受伤,重则摔死。试想一下我们在泳池边上面朝下或背朝下跳入水中都会感觉疼,更何况从这么高的地方跳下。

水作为一种液体,当有物体掉入水中时,需要占据一定的空间并排开一部分液体,在这一过程中必定伴随着阻力。随着物体入水速度的加快,液体排开时间也越来越短,这种阻力或者说反向加速度随着速度的增加而急剧增大。10米跳台入水时的冲击力还很微小,最多会使人感觉有些疼痛;30米跳水,冲击力就已经比较强了,入水姿势稍有不慎就会受伤,因此高空跳水必须专业人士参加。如果高度再高的话,比如题主所说的从飞机上不带降落伞跳入海中,入水时的速度高达两百公里每小时,以这样的速度入水其实和摔在水泥地上没有区别了,只有死路一条。

记得以前有个国外的科学节目,来证实从高空掉入水中对人造成的伤害。节目用死猪来做试验,分别用直升机将两头死猪从300米的高空抛向水泥地面和水面,然后再用X光检查死猪的受伤情况。最后检查结果发现,掉在水泥地上的死猪全身有200多处骨折,而掉在水面的死猪尽管骨折次数少于掉在水泥地面的死猪,但数量也达到100多处足以致命!


熊猫爱飞行


将会比子弹速度快,应有生命之危。因为到目前为止,人类海上飞机失事,尚无一起生还案例,其主要原因提现在以下几方面:

首先是降落速度太快。假设我们飞机在10000m高空,如果不考虑人跳离机舱后的空气阻力,从万米高空跳落至海面大约需要45秒钟,至海面的瞬间,速度达到了惊人的450m/s。六四式手枪配铅芯子弹的速度是400m/s。就是说,落至水面时,您比子弹的速度还快。

其次,冲击力太大。进入水面虽然不像在陆地上冲击力那么大,但依然不可小觑。假设我们在10秒钟内速度降落至0,那么,人体所收到的冲击力将达到45倍的人体体重,相当于100公斤体重的话,有4.5吨的冲击力作用于人体,必将体无完肤。

再有,低温海水有了可能将人们冻坏。海水的平均温度在17℃左右,随着地区、季节的变化有所不同。如此低温环境下,我们能坚持的时间非常有限。

最后,海洋动物、海浪、体力、能否游泳等叠加伤害,要躲过厄运,将会非常非常困难。

初步估计,还是别试了。


周博士


首先啊,空气中有大气的存在,所有有空气阻力,一般人从飞机上跳下来,估计都是game over了,但是真的有人做到,这个哥们叫Luke Aikins,出生在一个跳伞世家,他爸、爷爷都是跳伞迷

7600米高空从飞机上跳下,不带降落伞


有个哥们(Luke Aikins)创造了历史,他从7600米高空从飞机上跳下,不!带!降!落!伞! 能接住他的只有一张1/3个足球场大小的大网,他只能靠自己身体来控制自己降落的位置,撞入这张网里。这是人类历史上第一次,有人尝试“无伞跳伞”,并且获得成功!

为了让哥们能安全降落,他们在地面上设了一张有1/3个足球场大小的大网,这张网就跟普通的渔网差不多,材质坚硬,又能防止反弹

顺利入网!

整个过程仅仅持续2分钟,接近每小时200公里,大约55.55米每秒

动能定理描述的是物体动能的变化量与合外力所做的功的关系,具体内容为:合外力对物体所做的功,等于物体动能的变化量。所谓动能,简单的说就是指物体因运动而具有的能量。数值上等于(1/2)mv2

假如一个80公斤=80kg,然后根据动能定理 :55*55*80/2=121000J的能量,121000J焦耳即在121000N的力的方向通过了1M的距离,或在1N的力的方向上通过了121000米的距离,你就可以知道这个能量是多么的恐怖


所以说啊,普通人以这个条件下,估计就是一滩肉泥了

海浪同学


这取决于飞机飞行的高度,如果距离海平面很近,当然坠入海中基本不会有太大影响,不过掉入海中之后究竟会怎样就不再问题讨论范围了。鉴于飞机飞行高度一般在1万米左右,所以这里就假设从1万米的高空跳下,然后落入海中,结果会怎么样呢?

很简单,一个字:死!与直接落在水泥地上几乎没有任何区别!

不要被电视上那些跳水运动迷惑了,跳水运动最高的应该是10米跳台吧,对于专业的跳水运动员来说,能很好地驾驭10米的高度,一般入水是都会很轻松。但即使是10米高度,如果你跳水的姿势不对,也很可能会受伤。事实上不要说米高了,即使3米高,如果你趴着入水,你肚子也会很受伤!

世界上跳水高度最高的为61米,落水的速度达到35米/秒,虽然跳水者保持了正确的入水动作,当最终仍然受伤了,而且伤的不轻。

有人可能会问:为何会这样?只要入水姿态保持正确不应该没事吗?

事实上,当落水速度足够快时,水根本没有时间吸收入水时强大的动能,水分子的张力根本得不到扩散,反作用力全部作用到跳水者身上,这种作用力是巨大的。说简单点,由于速度过快,入水的一瞬间水平面基本上仍旧是平的,因为水不能被压缩(正常情况下),这种水平面与水泥地没有什么区别。

平时我们跳水时,比如说在游泳池中跳水,由于高度非常有限,速度很慢,入水时,水分子有充分的时间得到扩散,不会把反作用力全部作用到我们身上。而从1万米高空落下,到水面的瞬间速度可达到450米/秒,等于普通子弹的速度,如此高速落水没有任何生还的可能性。不但最终会死,而且会死得很惨!即使是非常完美的落水动作,也必死无疑!


宇宙探索



曾经有人说如果在飞机发生故障的时候直接跳进海里,生存几率有多大呢?那么这样的做法真的有科学依据吗?

很多人都在影视剧中看到过,飞机出故障的时候,主角从飞机上直接跳下来落进海里,就会捡回一条命,但是这始终是影视作品,不现实。 在现实生活中,如果飞机发生故障了,从飞机上跳下来会发生什么情况呢?

可以说是从高空坠落到海里的话,是肯定没有生还的可能的。根据物理的原理,要是达到了一百米的高度,不管从哪里下坠,都是会死亡,不管掉到哪里去。更何况是飞机上都是要在距离地面上有一万多米的高空上面去飞行,这样子的高度,就算是底下都是海洋,掉下去的情况其实是和我们从高楼下坠到水泥地里面一样的道理的。



人掉到水里也是一样,就会激起旁边大量的水花,如果是缓慢进入水里的话,产生的力道是比较小的。高度不高的话是不会让水的反作用力伤害到自己的。但是要是从高度很高的地方落下来的话,速度是非常的快速的,重力也是很大,产生的能量也是超乎自己本身的重量,所以在高速下降到水面的话,人是来不及去排开四周的水的。所以水是有反作用力的,这时候的水面就相当于一张水墙一样,人体的器官也会被这张水墙震碎掉从而会死亡掉。


军机处留级生


这个其实并不是什么军事问题,而是科学问题。

虽然水是液体,但是液体的特性是形状可以改变,但是体积不会压缩。这就导致如果过高的速度入水,水体并不能迅速的吸收动能。

所以,高空跳水实际上是一个作死行为。


人在高处跳下的时候会受到地球重力加速度的影响,每秒钟下落的速度会增加大约9.8米。也就是说从4.9米高度下落人会在一秒时间上落地。

这个时候一个75公斤的人会有3601.50焦耳的动能。

这个动能已经相当于m16步枪子弹膛口动能的两倍。不过,不要紧,跳到水中的时候,水体会由于物体入水开始荡漾将下落的动能吸收掉。

但是要注意的一点是——跳水运动员往往会在空中调整自己的姿势,在最后落水的时候往往会是一个以一个很小的入水面进入水池。

根据阻力F=(1/2)CρSV^2,这样我们看到公式中S(面积)是起到决定性作用的,也就是S越小阻力越小,阻力越小运动员入水瞬间所承受的加速度也就越小,换句话说人也就越安全。

如果姿势不好:

以大面积拍入水中,这时人所受到的瞬间加速度就会成倍的提高。这时就会带来不必要的伤害。


当然啦,人还有一个特性就是人体的入水截面不可能等于0。因此,在跳到水中的时候某一个高度就会造成即便S数值很小,也会产生过大的力阻力F,当F足够大的时候人就会受伤。

然后就是公式计算了,这点还是给大家省略掉吧,直接说结果,当人跳水高度等于24.4米的时候,入水的速度大约是21.87米/秒,这时75公斤的人的动能可以达到17934.00焦耳,这就是10颗M16子弹膛口动能的总和了。如果姿势不正确,直接拍到水面上这个人会受伤。


世界上最高跳水记录目前是61米高度,落水的时候速度为34.58米/秒,75公斤的人体动能是44835.00焦耳,这个动能已经相当于一枚81mm迫击炮的动能了。

在这个高度下虽然选手保持了正确的姿态,但是依旧脊椎骨严重受伤。照片就不发了以免引起不适。

在高台跳水记录上没有受伤的记录是瑞士选手夏勒创造的

2015年跳了一个58.8米,这个人活下来并且没有受伤。落水速度如果按照自由落体计算来看是33.95米/秒。


现在说从飞机上高空跳的问题。

高空跳伞和低空跳伞实际上差别并不大,人在下落不断加速的时候依旧会受到空气阻力的影响,只不过高空空气稀薄影响不是很大。但是越接近地面空气密度越大,影响也就越明显。


还是阻力公式 F=(1/2)CρSV^2 这里面高度有了变化后,速度V也会急剧加大,对于阻力来说是和V平方成正比的。因此速度不可能无限加大,在某一个速度节点阻力=重力,人就会开始匀速下降,这个概念就叫做终端速度。在空气中如上图一般下落,人体的终端速度大约是50米/秒。参考上面高台跳水的记录,50米/秒的速度可是远远大于安全跳水的最高纪录33.95米/秒。所以落下来就是一个死!


当然了,飞机飞低点行不行,能不能不加速到50米/秒的高度跳下呢?这里就得看50米/秒的终端速度会出现在什么高度了,答案是127米高左右。这就不算是高空跳了吧?而实际上文章中已经有答案了,在24.4米“高空”的飞机上跳水是没问题的,在61米“高空”跳水很可能出问题,高度不因为是飞机还是跳台有区别,唯一不变的实际上只是重力加速度。


军武数据库


从高空跳水,随着高度的增加,严格来说,随着入水速度的增加,水体会变得越发“坚硬”。为什么会出现这种情况?安全跳水的入水速度究竟是多大?下面,我就从力学的角度来给大家估算一下。

1、基本条件分析

飞机在巡航状态,为了飞行的稳定,是在平流层飞行的,高度大概在1W米。我们知道,随着高度的增加,气压和气温都在下降。在万米高空中,气压约0.3个大气压,即使地面气压的0.3倍,万米高空的温度约零下30℃。所以,万米高空不是人类生存的环境。这也是为什么飞机需要空调系统的原因。

万米高空不适合跳伞,正常的跳伞高度大约在3000m-4000m左右,有的极限跳伞高度在7000米左右。在3、4千米的高度下,气压约0.6个大气压,温度在0℃左右。这个环境下,人体是可以生存的。所以,后面的计算,我们以4000m为依据。


2、下降阶段的力学

正常跳伞的时候,前半段是加速落体运动,后半段是减速运动。一般认为,降落伞打开的安全高度是500m。即500m高度的时候,打开降落伞,有足够的时间来减速,就不会被摔死了。

如上图,正常跳伞可以分为三个阶段:加速阶段、匀速阶段,和减速阶段。由于空气阻力的存在,刚开始速度小,空气阻力也小,所以是加速下降阶段。随着速度的增加,空气阻力急剧增加,当阻力与重力相等时,就是匀速下降阶段。打开降落伞后,阻力变得更加巨大,此时就是减速下降阶段。


假如,没有降落伞,那么人体将会与一个恒定的速度撞击地面。平衡速度由下式求得,其中,k是一个系数,与形状、空气密度、和迎风面积有关,k=0.5CρS。

假设头朝下,迎风面积约0.05m2,空气密度1.293kg/m3,形状阻力系数取圆形的0.47,人体质量75kg,那么平衡速度约220m/s。假如不采取降落伞,那么撞击的速度就是220m/s。


3、撞击的力学

水是流体,发生撞击的时候,由于撞击速度非常快,此时水来不及响应,表现出固体的特性,水面由于撞击而下凹,但是水体是整体,人体还未侵入水体。随着撞击的继续,一方面撞击造成的应力波在水中传播,往外扩散,另一方面撞击点的应力过大,水体再也无法保持连续,被撞开。

如上图,关键就在于撞击的那一瞬间。在那个瞬间,由于撞击速度非常快,水体是呈现固体的特性的。学术上,称之为“应变率效应”,绝大多数材料,当加载速度变得很快时,材料本身就来不及响应了。用应力波的理论,可以很好地解释这一现象。应力的传播需要时间,而加载过快,应力无法及时传递出去,就会积聚。而且,此时由于没有及时传播出去,位移响应非常小。这就使得物体表现得非常“硬”,准确的说是非常“刚”。这样的话,撞击力就大大增加了。


4、安全跳水高度

显然,从跳伞的角度来说,高度的增加,并没有改变平衡速度的大小,入水速度都是220m/s左右。为了估算安全跳水高度,也就是想办法计算出如水速度。实际的计算显然非常的复杂,涉及到流固耦合分析,如下图,可以计算水流在轮子拨动下的运动,当然也可以计算出相互作用力的大小。

简单起见,我们就直接利用动量定理(Ft=mv)来计算。假设整个过程中撞击力不变,作用时间0.5s。人体头骨承受的撞击力约400kg,那么计算出撞击速度约为26m/s,这个速度是高空坠落平衡速度的0.12。作用时间越短,允许的撞击速度就越小。这种低速情况下,空气阻力就暂时忽略。这样的话,高度约为35m。即,从35m高度入水,头骨刚刚好是处于临界的状态。

体育比赛中,高空跳水的高度最高的是28m,入水速度约23.4m/s,其实是比较接近临界值了,比较危险的了。但是,跳水运动员入水的时候,是手指先入水的,这就延长了入水的时间。所以,撞击力就降下来了。


5、总结

高空跳伞后,不采取任何措施,直接入水的速度达到了220m/s,由于“应变率”效应的存在,水体在高速撞击下,响应较慢,呈现偏“硬”的固体特性,此时发生撞击必然有死无生。

在头骨能够承受的撞击力下,安全的跳水高度约为35m,实际上的跳水运动高度最高也就28m。但是,不要用头直接入水,可能会被水撞晕。


力学Nerd王小胖


回答这个问题之前我们要先设定一部分条件,毕竟搞科学的还是要严谨一点。

比如飞机的高度,如果飞机只飞一米高,那么跳下来应该问题不大,还有飞机的飞行速度,如果战斗机在超音速飞行,那估计刚出机舱还没到水面人就挂掉了。

我们假设飞机的飞行高度很高,然后速度嘛,能保证你不会在出机舱的一瞬间就被空气拍死。

然后就是人的跳水技术,专业运动员的最高跳水记录是61米,不过跳水者摔断了脊椎,而普通人估计三十米就挂掉了。我们假设飞机上跳下来的这个人非常专业。

运动员跳水

普通人跳水

好了,设定完毕了,飞机高空低速,跳机的人是非常专业跳水运动员,入水时脚部先入水(脚先入水可以承受更大的冲击力,毕竟头部还是脆弱了一些)。

我们先来看看他在到达水面的时候会有多高的速度,按照牛顿的重力加速度公式可以算出加速度,但是需要考虑到空气的阻力。跳伞运动员在自由落体阶段,能达到的最大速度大概是50米/秒,我们就用这个速度。

那么这个速度在入水的瞬间,人体需要承受多大的冲击力呢,答案是大约300个G!

300个G能不能造成死亡,这个我不知道,但是有一项测试,美国空军做过人体的极限加速度测试,最高记录是80多G,历时0.04秒,测试者当场昏迷,再往上就不敢测试了。

最后,国际悬崖跳水联合会规定,跳水高度一般为男子23至28米,女子18至23米!至于普通人,我建议最好不要超过10米。

所以最后总结一下,飞机上不带降落伞跳下来,除非飞机飞得很低并且速度很慢,不然生还的可能性非常非常的低!


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