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今亮点!从万米高空跳入太平洋,怎么想办法让自己不摔死?

来源:瞻云    时间:2023-05-01 00:54:34

假设水性好或者携带氧气瓶等不会窒息的情况下,从太空、万米高空(比如民航飞机高度)跳入海洋中会摔死吗?或者说有没有不摔死的可能?


(资料图片仅供参考)

先说结论:理论上可以,但操作难度巨大。

以下是详细的讨论过程。

物体下落,空气阻力满足公式:

C为空气阻力系数;ρ为空气密度;S为迎风面积;V为下坠速度。

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,冲击系数冲C冲为5.15 [1] ,阻力系数依旧取0.9.

那么:

假设你十分的灵活,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,如果一开始你就想要挑战极限,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,就交给你自己解决了哈。

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,这极其的考验你的微操。

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:附:

高度与重力加速度和空气密度表

参考

^I. M. C. Campbell and P. A. Weynberg, “Measurement of Parameters Affecting Slamming,” Report No. 440, Wolfson Unit of Marine Technology, Southampton, 1980. ^力学进展ADVANCESIN V-oL38 No.42008 MECHAMCS July25, 皮肤的力学性能概述 ^Zhao R , Faltinsen O . Water entry of two-dimensional bodies[J]. Journal of Fluid Mechanics, 1993, 246(-1):593-612.

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