问题

下雨的时候,跑与不跑落在身上的雨点是一样多的吗?为什么?

回答
这个问题听起来有点儿像个脑筋急转弯,但仔细琢磨一下,还真有不少学问。简单地说,你在下雨天跑动起来,落在身上的雨点确实会比你站着不动时要少一些,但差别可能没有你想象的那么大。

为什么会有这种差别呢?这涉及到几个物理原理,咱们一个一个来说:

1. 你前进速度和雨滴下落速度的“协同作用”

想象一下,雨滴是垂直向下落的。它们的速度由重力和空气阻力共同决定,最终会达到一个相对稳定的“终末速度”。

站着不动的时候: 你接触到的雨滴,主要是从你头顶上方垂直落下的。你的身体就像一个阻挡物,雨滴撞上你就停下了。

跑起来的时候: 这就有点意思了。当你向前跑时,你相对于空气的速度增加了。虽然雨滴还在向下落,但你也在向前移动。这就好比你在一个下降的电梯里,你向前走,你相对于电梯地板的速度和你相对于外部固定点的速度是不同的。

简单来说,你前进的速度“挤压”了你接收雨滴的空间。雨滴在你前方“出现”并落到你身上的机会,因为你也在向前移动,相对来说是减少了。你可以理解为,你是在“避开”一部分本来会落到你身上的雨滴,因为你在向前“穿行”。

打个比方,如果你跑得够快,快到你的前进速度比雨滴下落的速度还要快,那理论上你遇到的雨滴会少很多。但实际情况是,人跑的速度跟雨滴下落的速度(尤其是那种小到中雨)相比,还是有差距的。

2. 你身体的“迎风面积”变化

站着不动: 你主要受到从头顶落下的雨滴影响。你身体正面和侧面的面积,是雨滴直接撞击到的面积。

跑起来: 你的身体会有一个前进的方向。虽然你的头顶仍然有雨滴落下,但你身体的“正面”会“切割”一部分雨滴。这些被你身体前方“挡住”的雨滴,原本可能会落在你身上,但因为你的运动,它们可能会落在你身体前方更远的地方,或者在你经过之后才落在你身后的地面上。

你的身体就像一把前进的“铲子”,把你面前的雨滴“推开”了。

3. “收集”雨滴的面积

这是最直观也最容易理解的一点。

站着不动: 落在你身上的雨点,是从你头顶上方落下的,而且是直线落下。你身体的整个“冠状”区域(头顶和肩膀上方)都在“收集”雨滴。

跑起来: 虽然你也在向前移动,但你头顶仍然会受到雨滴的“攻击”。然而,你身体的“前方”部分,在你前进的过程中,相当于“扫过”了一片区域,这片区域里的雨滴,很多在你“到来”之前就已经落在你前面了,或者在你“经过”后才落下来。

更形象地说,想象你站在一个地方,雨滴像垂直的线一样落下来,你就是那个被这些线覆盖的区域。当你开始跑,你就像是把这个区域向前“拖拽”了。在这个拖拽的过程中,你“主动”经过的区域,雨滴已经在落下了。而你“停留在”的接收雨滴的时间,相对来说是缩短了。

所以,为什么跑的时候雨点会少一些?

最核心的原因是:你通过前进运动,改变了你与下落雨滴的相对运动状态。

减少了“暴露”在下落雨滴下的时间: 即使你的前进速度不足以完全“避开”雨滴,但你在每个时间点,都只是“瞬时”地经过某个点,而不是长时间“停驻”在那里等待雨滴落下。
“切开”了部分雨滴: 你的身体前进的轨迹,在一定程度上“隔断”了原本会落到你身上的雨滴。

但是,为什么差别可能没你想象的那么大?

雨滴下落速度: 大多数情况下,雨滴的下落速度并不是特别快。如果你跑得比雨滴下落得还快,那效果会很明显。但普通人跑步的速度,通常还是慢于雨滴的终末速度。
雨滴下落的方向: 即使有风,雨滴也不会总是严格垂直落下。如果有风,情况会更复杂,雨滴可能会斜着落下,这样一来,你跑动时“切开”雨滴的效果会打折扣。
身体的整体积: 人的身体是立体的,而且有相当大的表面积。即使你跑动,你身体的“上方”和“侧面”仍然会接收到雨滴。

一个简单的类比:

想象你站在原地,看着一群向下掉的球。你身上会落球。现在你开始向前跑。你仍然会看到球在掉,但你向前跑的动作,意味着你“主动”经过了原来会掉球的地方,并且你不再“停留在”那个被球“覆盖”的区域。你身上落下的球,更多是你头顶上方直接掉下来的,以及在你前方“追赶”你的那些。

总结一下:

理论上,在下雨天跑动会比站着不动时落在身上的雨点少。这是因为你的前进速度和雨滴的下落速度产生了相对运动,你身体的运动轨迹也“切割”了一部分本可能落到你身上的雨滴。然而,考虑到人跑的速度、雨滴的下落速度以及人体的立体性,这种差别可能并不像我们直观想象的那么巨大。

所以,如果你在雨中急着赶路,跑起来确实能让你“湿得慢”一点,或者总的“湿水量”少一点。但如果你期待跑起来就能完全“不沾一滴水”,那是不太现实的。

网友意见

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记得初中数学老师聊天的时候说过,但没解释说上高中就知道了,结果高中没好好学,至今不解,求解惑。

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