网友提问:
蚂蚁从高空掉下来会摔死吗?为什么?
优质回答:
蚂蚁从高空掉下来不会摔死,因为蚂蚁太轻,从高空也不会掉下来,从高空中飘浮,或者被风吹走。
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如果一只蚂蚁不幸地随着飞机飞到一万米的空中,然后再不幸地从空中掉下来,蚂蚁会摔死吗?
倘若没有考虑空气阻力的作用,蚂蚁必然会摔死,因为它会以极快的速度撞击地面。通过计算可知,在地心引力的作用下,从一万米高空开始做自由落体运动,蚂蚁坠地时的速度高达443米/秒,这都已经超过了1马赫。撞击时的冲击力非常大,蚂蚁的身躯无法承受住。
但在现实中,空气阻力始终存在,而且还会正比于速度的平方。也就是说,随着蚂蚁的下落速度变得越来越快,蚂蚁所受到的空气阻力将会迅速增加。当空气阻力大到与重力相等时,蚂蚁的受力平衡,它将不会继续加速,而是匀速下落。
理论上,可以计算出蚂蚁的终末速度或称终端速度。蚂蚁的下落速度随时间变化的曲线类似于下图:
根据伊利诺伊大学的物理学家所给出的数据,蚂蚁的终末速度大约为6.4公里/小时,相当于1.8米/秒(如果是人类,终末速度可达55米/秒,结果相当惨烈)。由于蚂蚁最终的下落速度很慢,它自身的结构完全可以承受住这种撞击,不会摔死。由于空气阻力的作用,蚂蚁从一万米高空下落和从一米空中下落的效果是没有区别的。
空气阻力与物体的表面积成正比,受风面积大,空气阻力也会越大。对于小型动物而言,它们受到的空气阻力很大,而且自身又轻,它们从空中坠落下落不会有什么危险。
我们可以做个简单估算。如果动物的长、宽、高都变为原来的十分之一,其重量将会减少为原来的千分之一,但表面积只会变为原来的百分之一。因此,像蚂蚁这样的小型动物不怕地心引力,它们很容易爬上天花板,也不怕从高空坠落。
虽然蚂蚁从万米高空掉下来不会摔死,但也要面临其他危险。蚂蚁很轻,空中的风很大,蚂蚁有可能根本就掉不到地上,或者掉到地上需要很长的时间,这样蚂蚁最终只能活活饿死。或者蚂蚁掉进水中,结果也只有死路一条。另外,虽然万米高空的气压较低,大约为地表的三分之一,但蚂蚁的身体也不会因为低压而爆炸。
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这个问题特好玩。
正常情况下,摔死的概率为0.0000001%。
但如果下面是一堆火,摔不死会被烧死;
如果下面是滚烫的一锅油,你可以吃油炸蚂蚁;
如果下面是一锅开水,你就可以喝蚂蚁汤啦;
如果掉到淘宝、天猫,恭喜你,你就使劲“花呗”……
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蚂蚁从高空摔下来。不会摔死,我无聊的时候试过,不信你再试一下。
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蚂蚁从高空跳下的速度在许多人的想象中,物体的重量越大,下落的速度会越快。这其实是不科学的,伽利略定律告诉我们,同形状体积下,不同质量的两个物体从高空抛下,落地的时间是一样的,也就是说在下落的过程中,它们的速度是一样的。也就是说能够影响速度的,只有下落物体的大小。
在完美的环境下,蚂蚁的速度会一直增加。但是由于蚂蚁的体型非常的小,仅有不足1厘米,和人的 体型更是差了上千倍,也就是说蚂蚁的表重比比人类要小很多,所以蚂蚁的下降速度比人要慢一些。
但是,即使慢一些,对于小小的蚂蚁来说拍向地面也是致命的。那么它为什么会摔不死呢?因为,我们忽略了一个重要的点,那就是空气阻力。
空气阻力和浮力
蚂蚁的体重仅有40毫克左右,而且相对来说,蚂蚁身体的密度比较小,而密度与阻力又是相反的关系,也就说密度越大阻力越小,密度越小阻力越大。
而蚂蚁的身体几乎是中空的状态,所以,在落体是,空气对它的阻力是非常的大的,这与加速度正好相反。由于蚂蚁很轻,所以加速度也比人类要慢非常的多,再加上身体密度小,空气阻力大,因此,在下落的过程中,对于蚂蚁来说,很轻松的就找到了加速度与阻力的平衡点。
再加上,空气与水一样都具有浮力,阻力加浮力要远大于加速度的数值。一般情况下,如果自由落地的高度小于6371千米(地球的半径),物体受重力的影响是不会变的,也就是说重力加速度的变化非常小,我们一般取10米每秒左右,我们习惯用g来表示重力加速度。
蚂蚁撞向地面时速度并不会太快。蚂蚁从万米高空掉下来,与10米高的地方掉下来效果是一样的。蚂蚁本身由于特殊的身体结构,能够承受很大的冲击力,因此蚂蚁并不会被摔死。一个物体的受到的阻力大小会跟物体的运动速度有关,但是这个阻力的大小同样还会跟物体的横截面积有关——比如说降落伞的原理就是造出来一张横截面巨大的物体来制造极大的空气阻力。
当然了,高空的环境是复杂的,比如说蚂蚁可能会被冻死(高空温度很低);比如说碰上不好的天气把蚂蚁吹到海洋里淹死,都有可能,但是蚂蚁几乎不可能被摔死。