物体下落,空气阻力满足公式:
在地表达到速度平衡时,满足:
根据国际航空联合会定义的大气层与太空的界线,100km高空跳落,极速能达到多少呢?
100km高空,空气密度大约是0.00000049kg/m^3。
根据空气的密度梯度,以及重力加速度的变化。
易得,自由落体的人,大约在40km~50km处达到速度平衡。
40km处,高空密度是0.0004kg/m^3。
裸露的70kg的男性,迎风横截面大约0.5m^2,由于太空跳下的人基本全副武装。
不妨重量取80kg,迎风横截面取0.65m^2,阻力系数取0.9,重力加速度9.7m/s^2,可得极速为:
不考虑空气阻力时,在40km位置的速度为1000m/s左右。
可知,从100km跳下,在40km位置处的速度至少是800~1000m/s,也即3000 km/h左右。
由于空气过于稀薄,人体还不至于烧伤。(如果是近海平面,这个速度可以升温500℃)
紧接着,就会开始减速,在30km处,速度应该已经降低到500m/左右。
20km处,速度降低到音速以下。
随着空气密度大幅上升,在2000米以下,速度很快降低到50m/s附近。
接近海平面速度会降低到:
入水时,存在阻力:
与水撞击的刹那,还会存在冲力:
人体入水的刹那,承受的总力量和压强为:
可以看出,入水压强只和水密度,速度,以及相关系数有关(入水方式),而和接触面无关。
如果入水的部位近似看做圆柱体,冲击系数为5.15[1],阻力系数依旧取0.9.
那么:
假设题主十分的灵活,在入水的刹那,突然翻转头朝下,手指入水。
若十根手指尖的有效撞击面积为10cm^2,也即0.001m^2
总撞击力: 。
大约相当于十根手指在瞬间受到1.3吨的撞击,没有任何悬念,直接粉碎性骨折。
虽然头朝下减少了人体的总冲力,但双手不是圆锥形,约还有半个头的海水撞击在头部。
撞击力约为:201000N。
大约相当于20吨的重物撞击在头颅上……
画面就描述了。
如果横着落地,撞击力达到640吨。
想象被640吨重的大铁锤,横着来一下?
他与水面接触面的总压强达,12.8Mpa(126.4个大气压).
人类皮肤的离体强度大约是3±1.5MPa[2],承受压强大约是离体压强的4倍。
……
当然,如果一开始题主就想要挑战极限,直接高空头朝下飞行,且一直不改变方向。
那么,最终的极速,可以达到150m/s以上。
撞击在水面上的力量还会提升(150/46.2)^2倍,也即10倍左右。
6400吨!
什么都糊了。
想要不死的方法1:
提高下落时的风阻面积,例如增加自己的横截面积。
理论上如果高空下落时把横截面积提高到3平米左右,最后的落地速度就差不多和高空跳水差不多了,掌握点技术,可以不死了。
达到7平米,就和10米跳水台差不多了,只要不是太野,横着入水,也基本无碍了。
超过20平米,你可以花式入水了。
如果遇到上升气流,你还能飞起来。
至于如何提高自己的横截面积,这么简单的问题,就交给题主自己解决了哈。
想要不死的方法2:
把入水面积减少到足够低,例如,脚底踩一个足够长的圆锥,可以把阻力系数、冲力系数降低到危害范围之外。[3]
当然,这极其的考验题主的微操。
你需要在高空下坠的时候,让身体足够的平行,不能让锥尖朝下加倍提升你的下坠速度,不然入水速度可能破音障。
但到落水的刹那,你又需要瞬间翻转过来,让椎尖精准朝下。
这样你就能做到中国跳水运动员那样,来个太空版的标准入水了。
是吧,看起来很容易的:
附:
高度与重力加速度和空气密度表
二战时候有轰炸机机组成员没有降落伞生还的,因为他轰炸机机体先于他坠地,机体内剩余的航空汽油立即发生了爆炸,爆炸的气浪大大减缓了他下落的速度,然后他又落入山坡风吹集的松软积雪中,侥幸生还。
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