[郭哥聊科学]能不能砸死人?,再议:一滴水从万米高空自由落下( 二 )
由于下落高度h是固定值:1万米 , 这里面只有重力加速度g是一个比较复杂的物理量 , 这是因为地球上不同地点 , 不同位置 , 重力加速度的值都会有一定的差异 。 我们取一个近似值10米每秒的平方 , 因为开平方之后 , 这个误差会更小 , 所以作为估算 , 并不会引起很大的误差 。
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图六、基本公式
将这些数值代入公式后 , 我们计算得到 , 当这个小水滴从一万米高空到达地面时 , 其速度大约为447米每秒 。 常温常压下空气中声音的速度为340米每秒 , 为1.3倍的音速 。 所以我才说是接近1.5倍音速 。
这个速度有多快呢?光看数值大家可能并没有什么感觉 , 但我可以告诉你 , 这个速度是手枪子弹出膛速度的上限 。 看上去是不是很可怕?但其实动能并没有多少 。 这是因为一滴水质量太小 , 即使它完全结成冰 , 其最后打击到人身体上的动能大约为5焦耳(一滴水按照0.05克计算) 。
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图七、飞机突破音障
四、究竟会不会伤人或者致人死命?
一般9MM手枪子弹头重量8克,出膛速度在300米每秒左右 , 根据动能公式,它的出膛动能在0.008kg*(300M/S)^2/2方也就是360焦耳左右 。 对比小水滴(小冰珠)的数据 , 手枪子弹出膛动能是这个小冰珠的180倍 。
从1万米高空中自由下落(不计空气阻力)的小冰珠砸到人身上能释放的动能很小 。 这里提供一下参考数据:使人丧失战斗力的弹头动能为78.5J , 穿透头盔或避弹衣的弹头动能 , 钢芯弹为304J , 铅芯弹为412J 。 参考让人丧失战斗力的数据 , 也只是其15分之一 。 可见 , 这个小冰珠(小水滴)是不能致人死命的 。
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图八、子弹出膛瞬间
不过考虑到我国仿真枪的枪口动能标准 , “符合《中华人民共和国枪支管理法》规定的枪支构成要件 , 所发射金属弹丸或其他物质的枪口比动能小于1.8焦耳/平方厘米(不含本数)、大于0.16焦耳/平方厘米(不含本数)的” , 这个小水滴的动能很明显超过了这个标准 , 虽然不能致命 , 但是已经能够伤人了 。
结束语
【[郭哥聊科学]能不能砸死人?,再议:一滴水从万米高空自由落下】从我们前面的分析可以看出 , 一滴水从万米高空中的真空环境落下 , 其经历了由水滴变成小冰珠的物理过程 , 尽管其到达地面的时候速度非常快 , 但由于其质量很小 , 所以其释放的能量不足以致人死命 , 但仍然可以伤人 。
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