題圖:《楚門的世界》
為什麼雨水落下來不會砸死人?
答主:(200+ 贊同)
我是一顆勵志砸死人的雨滴。
我依舊記得,我那遠方的大表哥,一顆 3cm 半徑的冰雹,曾以超過 30m/s 的極速砸死過人。
春天。
在 1000m 的高空,我透過碰並作用,由 0。002mm 的雲滴逐漸匯聚,形成了 0。02mm 的小身軀。
雖然我身軀很小,但卻有砸死人的鬥志。
微弱的上升氣流,不再能承載我的身軀,我開始向大地下墜。
下墜過程中我受到重力,空氣浮力,以及空氣阻力的作用。
我下墜的力量,滿足下面的公式:
此時我的身體足夠的小,可以近似看做球形。
空氣阻力公式為:
為空氣阻力系數,為空氣密度,為最大橫截面積,為下墜的速度。
與雷諾數有關:
雷諾數為慣性力與流體粘性力(內部流體層摩擦力)的比值。
它較小時,粘性力的影響大於慣性。較大時,慣性力的影響大於粘性力。
不同雷諾數的流體現象
當時,我的空氣阻力系數與雷諾數,滿足關係式:
由於我的半徑極小,此時,空氣表現出很強的粘性,這個等式的後兩項可近似為零。
雷諾數還滿足公式,。
是橫截面長度,對球形來說為; 是空氣的粘度係數,常溫下約1。8×10^-5Ns/m^2。
帶入空氣阻力公式,得:
當我達到下墜極速時:
極速如此的低,我幾乎在一開始下墜的時候就達到了這個速度。
1000m 的高度,我至少需要下墜 5 個半小時的時間,才能掉到地面砸到人。
只可惜由於我的體積太小,我才下墜幾分鐘,就被蒸發幹了。
我實在太不甘心,回到雲層,我再次凝聚成雲滴,在匯聚成雨滴。
這一次我學聰明瞭,儘可能碰並更多的水滴,凝結成更大一點的水滴。變大之後,我的下墜速度變得更快,還能追上前面的小雨滴,然後碰併成更大的水滴。
終於,我們半徑達到 1mm,成了較大的正常雨滴了。
,雷諾數與空氣阻力系數的關係式,前兩項可近似取零。
此時我依舊接近球形,空氣阻力系數 開始無限接近於 0。4。
當我達到極速時:
大約在 2~3 秒的時間,我就達到了極速。
啪~
經過了約 2 分半的時間,我滴在了一個女孩的掌心。
但我的動能實在是太低。
在女孩掌心撞擊的力量,大約只有 0。05N。
「下雨了。」
女孩喊了一聲,急急忙忙衝出了圖書館。
就在這時,一把傘撐在了她的頭頂。女孩的手心變得滾燙,我逐漸被蒸發了。
我實在是不甘心啊,為什麼我的力量如此不堪。
夏天。
在一個雷電交加的傍晚。
我再次在高空形成了雨滴,這一次更加加倍的努力,準備向大地來一場最猛烈的衝擊。
半徑超過 2。5mm 後,因為空氣阻力的增加,我的形狀發生了改變。
在阻力和重力的作用下,我逐漸變成了一個漢堡包的形狀。
靜止狀態下,半徑與水滴形狀的關係
半徑越大,我的形狀越扁。
但半徑超過 4mm 之後,我表面的張力就可能再也無法支撐我的形體。
在有風的狀態,我的體型甚至更小,就會分成兩半。
當我身體內有著更多雜質的時候,半徑甚至可以達到 5mm(直徑 1cm)。
這將是我的極限大小,例如,亞馬遜火災後的下雨,就曾達到過這樣的大小。
如果我依舊保持球形,根據之前的公式,我的極限速度可以達到 16m/s。
只是可惜的是,當我吸附更多雜質,出現 1cm 直徑之後,我的形體也已經嚴重扭曲。
不僅橫截面積變得更大了,就連風阻係數也變大了。
由於空氣並非靜止,我的終末速度在 10m/s 附近浮動。
但無論怎麼樣,我的質量和速度都已經大到了我的極限。
我對人類發起了最致命的攻擊。
當我和一群同伴衝向那個男孩的時候。
女孩及時在他面前撐開了一把傘。
啪嗒~
我對雨傘造成了 1N 左右的衝擊力。
我甚至滲透過了雨傘,飛濺到了男孩和女孩的臉上。
「下瓢潑大雨了,我們快點回去吧。」
男孩背起了女孩,在暴雨中狂奔。
我在女孩甜甜的而臉龐中融化,再次消失得無形。
但我依舊有些不甘心。
等了幾年。
冬天。
我化作了雪。
我以為自己變成了固體,下落的速度會更快。但沒有想到,因為特殊的結構,我的下落速度竟然比雨滴慢很多。
我徐徐地飄落,甚至不再關心我會落在哪裡。
「下雪了。」
「我們的孩子就叫雪吧。」
那年的冬天特別的冷,直到那叫雪的孩子出生後我才融化。