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蚂蚁从高空掉下来会摔死吗?从火星带土壤回地球会发生什么?

2021-06-09 19:07:40

物质从高空往下跳落,是重力势能转化为动能的一个过程,动能的增加必然是物质速度的增加,当瞬间落地时速度衰减瞬间到达0,必然导致物质结构受到损伤(排除结构原因可使速度转化方向)。

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重力势能无时无刻不在做功

蚂蚁从万米高空下落,如果不考虑空气阻力与风力的影响,也就是做自由落地运动,可以计算出蚂蚁到达地面的速度是多少,落地时间是多少。

d=gt^2/2

将下落高度d=10000m,重力加速度g=9.807m/s^2代入公式得出t=46s;

那么v=gt=46×9.807=451m/S,可以看出时速超过了100km/h.

可以想象,如果此时不是一个蚂蚁,而是一个尖锐的东西,451m/S的速度可以击穿我们的身体。对于蚂蚁来说,以这个速度下落蚂蚁撞击在地面上必死无疑。

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但是蚂蚁的形状比较特别,且质量较小,自然受到空气阻力及其他的力(四周风力)的作用比较大。

首先,我们要看1万米高的空间自上往下的空气分布。万米高空正好完全处在地球大气层的平流层,这一距离的大气层空气对流相对稳定,但是也会受到四周风力的影响。

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地球大气结构

大气层自上而下的空气密度在在逐步变大,也就是说受到的空气阻力越来越大,如果不考虑侧向风力的影响,只考虑空气阻力和重力的影响的话。那么通过简单的空气阻力方程可知,F=ρv^2CA/2


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