掉落的雨滴杀不了人,那如果能用硬币代替呢?

2024-11-03 -

网上经常提到的一个梗:“有一天,我加入了一群医生,看到一群人在讨论一滴从高空自由落下的水是否会杀死地面上的人,各种阻力、加速度、压力,一堆物理术语涌上来,讨论得很热闹,但我却被踢出了群,因为我问:你没见过下雨吗?

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当然,不要把这个笑话当真。但这让我想起了流传已久的一个谣言:如果从很高的地方扔一枚硬币,掉落的硬币很可能会杀死路人。估计很多读者都听说过这段话。比如小编自己在小学的时候就相信这一点。

很多人之所以相信这种说法,并不是因为他们进行了理论计算或实验验证,而仅仅是因为他们从日常生活经验(俗称直觉)中得出结论。

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就像小编自己一样,我总是下意识地认为,如果坚硬而致密的金属块击中身体,肯定会受伤,但柔软的物体,例如雨滴,则不会。现在的情况恰好是,一枚金属硬币从高楼上落下,速度如此之快,如果被击中,可能就会有生命危险。

但事实并非如此。软物体看似能够完全缓冲,但前提取决于碰撞过程。例如,一个人从几十米高处落入水中。虽然水很软,但如果不能确保入水时的姿势正确。例如,如果您最终俯卧并掉入水中,您可能会丧命。

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另一方面,如果一块坚固的金属与您相撞,则并非 100% 可能导致您死亡或受伤。而最终如何结束,完全取决于中间过程如何进行。

我们先来说说雨滴。我们知道,雨滴从云层落下时,除了受到地球引力之外,还会遇到空气阻力。也就是说,自由落体运动不存在,因此雨滴下落时的加速度小于重力加速度。

那么这个空气阻力有什么关系呢?显然,应该与空气的形状、速度和性质有关。下图是常用的电阻公式。

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它涉及到阻力系数、空气密度、物体的迎风截面积、物体的速度。我们可以看到,空气阻力与物体本身的速度呈正相关。也就是说,物体的速度越大,阻力就越大。考虑到重力加速度几乎是恒定的,雨滴经历了一个可变的加速过程。

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但这并不妨碍我们找到雨滴的最终速度,因为牛顿第一定律告诉我们,当净外力为零时,物体将保持静止或匀速直线运动。因此,当空气阻力抵消了重力时,雨滴最终的速度就是你最终撞击地面的速度。 (也称为关闭速度)

对于小雨滴来说,最终的速度只有每秒几米。另外,它本身的质量很小,所以动能不高,撞到人体上基本没什么感觉。

那么对于硬币来说,这些物理定律也适用,所以当硬币从高处落下时,也会有一个最终的速度,那么它是什么呢?

与雨滴不同,硬币在空中的迎风面积是一个变量,很容易在空中翻转。因此,我们需要找到两个极值。一个是硬币在侧边持续垂直下落时的速度,另一个是硬币在侧边持续垂直下落时的速度。下降时的速度,一个代表最大接近速度,另一个代表最小接近速度。

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以一元硬币为例。其质量约为6克,直径为25毫米,厚度为1.85毫米。那么它的两个最终速度大约是每秒46米和每秒13米。从实用的角度来看,我们就选择每秒36米的中上速度。

这个速度听起来相当快,但考虑到硬币的质量,它的动能只有3.9焦耳(因此硬币的威力比橡皮子弹小得多)。

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如果与枪械相比,考虑到枪口比动能的标准,这枚硬币的价值只有每平方厘米1.5焦耳左右,没有达到每平方厘米1.8焦耳的上限。因此,无论如何,这样的硬币并不能杀死任何人。最多只会造成轻微的皮肤损伤。

如果理论计算还不够有说服力的话,我们来看看老外自己做的模拟实验。

这是国外多年前的科普节目。实验者以接近的速度发射硬币,击中模拟人的头部。硬币直接被弹开了。然后实验者把手放在下面。结果皮肤完好无损。

因此,即使硬币从很高的地方掉到地上,也不会造成身体穿透而死亡等后果,只是击中的地方会有些疼痛,除非击中身体的一些脆弱部位。人体,比如眼睛。 ,可能会导致受伤并去医院。因此,高空抛硬币能杀人的说法只是谣言。

本文到此结束。

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