科学分析:如果没有降落伞,从飞机跳下,坠入海中会怎样?

俗话说“站得越高,摔得越狠”,这句话不但有一定的折射意义,还有实际意义,因为确实从越高的地方跳下,对人的损伤就越大。当然,如果跳下的地方是水,确实比陆地要强一些,毕竟水有缓冲的作用。那么如果没有降落伞的情况下,从飞机上跳下,坠入海中会发生什么呢?我们简单地来讨论一下这个问题。

我们还是先说答案:人从飞机上跳入海中的结果取决于飞机离海面的高度。在开始具体的分析之前,我们先来分享两个现实的例子。

第一个,先跟大家分享一个童年回忆,记得小时候,每年的夏天都会邀上几个小伙伴去村东边的水池里游泳(危险动作,请勿模仿),在水池的西边有一个隆起的土坡,从上面跳下直接跳入池中是一些比较大的孩子才敢做的事情,我就尝试过,如果是垂直地跳下,最多的就是踩到池底,如果是趴下去,上岸之后胸前,腿上必然会有红印,而这些红印就是身体与水面接触时的拍击力造成的。而且从越高的地方跳下,这种拍击力越强,入水的深度越深。

第二个,在2019年的1月,美国一位网友在某社交平台上晒出了自己的一个火爆全网的视频,视频中该男子从30米的高的加勒比游轮“海洋交响号”上,在没有任何防护的情况下,纵身跳入了海中。之后,迅速被游轮放出的小船救起。事后,该男子表示自己的整个背部和腿部疼到几乎不能行动,这种疼痛持续了3天。这就是30米高的地方跳入海中的后果。

通过这两个例子,我们发现一个问题,那就是从高处跳入水中,起跳的高度越高,在入水时,身体所受的水的反作用力越大,而且入水的深度越深。

好了,我们回归正题。从飞机上不带降落伞跳下,落入海中,这里面有两个关键点:一个是自由落体,一个是起跳高度。自由落体我们先放在一边,先来说一下起跳高度。一般情况下,跳伞分为三种:低空、普通和高空,而这三种方式是由飞机所在的高度决定的,低空跳伞一般是离地100-500米之间,普通跳伞是离地500-3000米,高空跳伞则为3000米以上,目前最高的跳伞记录是3.9万米。注意上面的高度都是高空跳伞的高度,而那些从飞机上跳下没带降落伞以及没来得及打开降落伞的都摔死了。

下面我们以低空跳伞的最低距离100米为例,这就用到了我们学的物理中的自由落体公式h=vt+(1/2)gt^2了。由于人是从静止开始运动的,所以,初始速度也就是V是0,所以公式就变成了h=(1/2)gt^2,已知的H(高度)是100,重力加速度为9.8,根据公式得出人从100米高处落地的时间约为4.47秒(t,忽略空气阻力)。而在这4.6秒的时间内,人下落的速度是持续增加的,到了落入海面的一瞬间,根据公式2gh=v²,其中G为9.8,H为100,最后算出,落地是速度约为44米每秒,也就是158公里每小时的速度与大海亲密接触。

在如此快的速度下,人体与水面接触受水表面张力的影响,其实与人与地面接触的一瞬间没有太大的区别,人的下场也很简单,就是器官受损,骨头粉碎,这样还能活的话,就是奇迹了。这还只是以100米为例,如果再升高高度,内脏和骨头会被震得更碎。

当然,你可能会说,有些人的内脏强度超强,好了,我们就姑且认为人与海水接触时没有致命的损伤。但是还有一个问题,那就是入水深度。一位跳水运动员从10米板跳入水中,入水的深度在4米左右,因为10米高入水时的速度要远小于100米时入水的速度,所以按照动能公式算,从100米的高处跳入水中,入水深度要远大于40米。就目前来看,不带任何装备人类深潜的极限是45米,而且是世界记录,并且还是在正常入水的情况下。从百米高的地方跳下,本身与水面接触时就已经摔得七荤八素了,再下潜到40米以外的深度,此时水的压强也会使得水瞬间进入人的体内(呛水)。

总结一下哈。从飞机上跳入海中,首先我们要排除飞机飘在海面上的可能性,只要是在正常情况下,飞机离水面的距离至少在100米开外,在如此的高度下,没有任何的防护,人跳下去只有死路一条,而且大概率是在入水的一瞬间就被拍死了,即使还剩一口气,入水的深度也让人失去了最后的生还希望。

科学分析:如果没有降落伞,从飞机跳下,坠入海中会怎样?

兔哥回答,这个问题需要看跳下来的高度了,虽然这样的情况很难进行测试,也没人会这么做,但我们可以通过一些有关的类似运动进行分析一下。现在世界上有很多的极限运动爱好者,他们总是梦想能够挑战人类极限,例如,跳水的高度就一直想有一个突破。我们所认识的传统意义的跳台跳水高度是十米,而国际悬崖跳水联合会规定,跳水高度一般为男子23至28米,女子18至23米,这也是目前人类从高处安全跳水的最高安全高度了。当然,这个高度是人类所能承受的,但不是任何人都能平安无事的从这个高度安全落下,而是经过严格训练的专业人员,并且要保证双脚先入水,否则会受伤。

这样的高空跳水最高纪录是61米,是一名专业跳水运动员跳出来的,并没有成功,脊背受了伤,如果是普通人会受伤更严重。由此来看,从高空跳入海中能否生还要看高度,运动速度也是一个因素,我们知道轰炸机扔航弹时,航弹会有一个惯性速度,如果高度不高,还是有生存希望的,估计几十米的高度还是有很大的生存希望的。有一部美国电影,就有一个老救援队员为了让同伴生存自己割断了直升机上的绳子,当时的高度是八十米左右,而且是大风大浪,按理说这样的风浪有利于生还,结果没成功,可能是摔晕了结果挂了。我们可以分析一下跳伞运动,一名运动员从高空万米处跳下,这个高度是客机的理想飞行高度,不过气温最低,约零下-60摄氏度,那么他的下降速度属于重力加速度,但并不是一直加速降落,这是因为下降速度快,空气阻力也会增加。

当空气阻力和自身重力达到平衡时,就变成匀速下降了,这时的匀速下降速度也叫终端速度,终端速度比重力加速度时要慢很多,据说此时的终端速度约54~-58米/秒。按照这个速度在接近海面的瞬间撞击速度相当于大约200公里/小时的速度。这个速度基本就挂了,当然海水是水,不是水泥地,能不能起到缓冲作用呢?基本不可能,这是因为海水具有不可压缩性能。我们可以举一个例子,子弹的速度更快,但进入水中后两米处就失去杀伤力。这里有一个现象,速度越快,和海水的撞击力越大,也就是阻力越大,速度慢了反而撞击力减小,即便如此,约200公里/小时的速度也会导致死亡,人接触海水的面积并不小。如果是一只鸡,扑闪着翅膀说不定还真能活下来,换成人肯定是挂了,人的五脏六腑无法承受这样的撞击,同样也承受不了海水的撞击压力。

如果保持一定的姿势,双脚先入水会不会好点,其实很难做到,人在空中并做不到想怎么改变姿势就能改变,没有外力作用根本就不可能。我们看过关于猫咪在空中能调整姿势的电视,动物世界就曾经讲过,具备这样能力的动物大概只有猫咪等极少的动物才有这个本领,猫咪能自主翻转身体,用四肢着地,人基本都是大头朝下自由落体运动,两条腿就像是尾巴,所以从高空落下的人基本都是趴着的,肚子朝下。空中下落气流阻力很大,无法掌控,跳伞运动员也都是张开四肢,肚皮朝下,想保持两腿向下来个跳“冰棍”没有这个能力,除非经过严格训练的人,一般的人是做不到的,只能是任气流摆布了。以上是兔哥个人观点,欢迎关注兔哥,欢迎探讨,图片来源网络。

科学分析:如果没有降落伞,从飞机跳下,坠入海中会怎样?

自然界中的物体,大致上有三种不同的存在状态。它们是固体、液体和气体。一个人👨‍🔬从飞机✈️上跳入海水🌊,其实质就是有形的物体进入无形的液体。

根据日常的生活经验,近距离的跳水,对于我们人体来说是没有问题的,其最多只是溅起无数的水花。然而,如果是从高空坠落海水,其必然会破坏入水者的五脏六腑,导致该人的死亡💀。

为什么落水的高度不同,会产生截然不同的结果呢?其原因在于,落水的高度决定了入水的速度,而后者与排开水的程度成正比。

由于引力的作用,人体落水时的速度等于根号下两倍的距离与重力加速度的乘积。如果在水边跳水,入水的速度不会很大。

然而,若是从千米的高空坠入水中,其落入水中的速度将高达每小时几百公里。这一速度之快,即便是数百吨重的飞机,在此速度下,也能够飞上蓝天了。

为什么入水的速度可以使作为液体的水产生阻碍物体的排斥力呢?

根据布朗运动,细小的花粉在水中会产生无规运动。这说明,连续的水是由无数个离散的水分子构成的。这些水分子具有一定的无规运动,其具体的运动速度与水的温度相关。

如果人体入水的速度远低于水分子的速度,那么当人体进入水中时,多数的水分子并不会因此而引起较大的改变,所以斥力很小。

反之,如果入水的速度大于水分子的速度,人体的入水就会极大地改变水分子的运动速度,由此产生了强大的排水力。而且,入水的表面积越大,影响的水分子就越多,由此产生的斥力也越大。

比如,赤脚🦶划水运动,就是借助于摩托艇的速度,使运动员能够赤脚在水面上滑行。如果是静止地站立不动的话,脚的面积是不足以使水的斥力支撑人体的重量的。

又比如,由于真空不空,存在着作为物理背景的量子空间。当物体的运动速度接近于光速时,就会受到空间量子的不对称碰撞💥。使该物体在达到光速之前,就会因量子空间的挤压而解体。这就是为什么,任何作为封闭体系的物体,都无法达到光速的原因。

此外,由于量子空间的束缚,随着物体的速度不断地接近于光速时,该物体能量的增加,也会由原来动能的增大,改变为其相对于空间势能的增加。

这就是高速运动的物体,其能量的变化与速度无关的原因。此时,度量能量的参量,由速度转变为频率。前者是度量动能的参量,后者则是度量势能的参量。

由于光子的质量很小,其能量主要是相对于空间的势能。所以,光子的能量变化主要是以其势能的方式增减,表现为光速的不变性。

从这个意义上来说,光速仅只是光子维持其空间势能的速度。不同能量的光速差远小于光速,从而使光速具有相对的不变性。

总之,入水物体受到水排斥力的大小,取决于该物体对水分子运动改变的多少。物体的入水速度越大以及物体的入水面积越大,则该物体受到水的排斥力就会相应地提高。

所以,即便是跳入海水,飞机上的人员也需要使用降落伞🪂。否则的话,其落水的结果与坠落地面无异,都会摔得粉身碎骨。

科学分析:如果没有降落伞,从飞机跳下,坠入海中会怎样?

科学分析:如果没有降落伞,从飞机跳下,坠入海中会怎样?跳水是有极限的,比如国际跳水有关规定,在野外悬崖上跳水是,男运动员高度不能超过25一28米,女运动员不能超过20一23米的高度,跳水人员超过这个极限就容易出事故。比如有一部影视剧里反映人在直升机上往海里跳,甚至超过百米高度。结果有的骨折、有的内脏受伤,只有一个人幸运的完好无损。因为这个人是双脚并拢,脚尖先入海面,阻力小,而没有受伤。

一般情况下,最好按国际跳水极限规定去做,跳水高度不要超过50米。因为当人们在空中受气流阻力的影响,掌握不好身体垂直下坠脚尖先入海。从万米高空飞机上跳入海,更是生存渺茫。从大气层下来,时速是每小时二、三百公里,末端更快,眨眼时间身体就砸向大海,身体的五脏六腑顿时会撕裂而死。有关部门做过试验,飞机从几千米上空,扔下没有爆炸的几十斤重的炸弹垂直砸向高楼,能穿透二、三层楼板。如果砸在土地上,能入土二、三米深。可想而知80公斤的人从万米高空跳入大海,生存希望很小。

综合上述分析,人从高空中的飞机上跳海是很危险的,一是空中下坠速度太快。二是人的身体受气流的阻力,不可能垂直脚尖先入海。三是海面阻力太大。四是末端下降速度更快。所以奉劝人们千万不能从空中飞机上跳海,有生命危险。

科学分析:如果没有降落伞,从飞机跳下,坠入海中会怎样?

将会比子弹速度快,应有生命之危。因为到目前为止,人类海上飞机失事,尚无一起生还案例,其主要原因提现在以下几方面:

首先是降落速度太快。假设我们飞机在10000m高空,如果不考虑人跳离机舱后的空气阻力,从万米高空跳落至海面大约需要45秒钟,至海面的瞬间,速度达到了惊人的450m/s。六四式手枪配铅芯子弹的速度是400m/s。就是说,落至水面时,您比子弹的速度还快。

其次,冲击力太大。进入水面虽然不像在陆地上冲击力那么大,但依然不可小觑。假设我们在10秒钟内速度降落至0,那么,人体所收到的冲击力将达到45倍的人体体重,相当于100公斤体重的话,有4.5吨的冲击力作用于人体,必将体无完肤。

再有,低温海水有了可能将人们冻坏。海水的平均温度在17℃左右,随着地区、季节的变化有所不同。如此低温环境下,我们能坚持的时间非常有限。

最后,海洋动物、海浪、体力、能否游泳等叠加伤害,要躲过厄运,将会非常非常困难。

初步估计,还是别试了。

科学分析:如果没有降落伞,从飞机跳下,坠入海中会怎样?

从高空跳水,随着高度的增加,严格来说,随着入水速度的增加,水体会变得越发“坚硬”。为什么会出现这种情况?安全跳水的入水速度究竟是多大?下面,我就从力学的角度来给大家估算一下。

1、基本条件分析

飞机在巡航状态,为了飞行的稳定,是在平流层飞行的,高度大概在1W米。我们知道,随着高度的增加,气压和气温都在下降。在万米高空中,气压约0.3个大气压,即使地面气压的0.3倍,万米高空的温度约零下30℃。所以,万米高空不是人类生存的环境。这也是为什么飞机需要空调系统的原因。

万米高空不适合跳伞,正常的跳伞高度大约在3000m-4000m左右,有的极限跳伞高度在7000米左右。在3、4千米的高度下,气压约0.6个大气压,温度在0℃左右。这个环境下,人体是可以生存的。所以,后面的计算,我们以4000m为依据。

2、下降阶段的力学

正常跳伞的时候,前半段是加速落体运动,后半段是减速运动。一般认为,降落伞打开的安全高度是500m。即500m高度的时候,打开降落伞,有足够的时间来减速,就不会被摔死了。

如上图,正常跳伞可以分为三个阶段:加速阶段、匀速阶段,和减速阶段。由于空气阻力的存在,刚开始速度小,空气阻力也小,所以是加速下降阶段。随着速度的增加,空气阻力急剧增加,当阻力与重力相等时,就是匀速下降阶段。打开降落伞后,阻力变得更加巨大,此时就是减速下降阶段。

假如,没有降落伞,那么人体将会与一个恒定的速度撞击地面。平衡速度由下式求得,其中,k是一个系数,与形状、空气密度、和迎风面积有关,k=0.5CρS。

假设头朝下,迎风面积约0.05m2,空气密度1.293kg/m3,形状阻力系数取圆形的0.47,人体质量75kg,那么平衡速度约220m/s。假如不采取降落伞,那么撞击的速度就是220m/s。

3、撞击的力学

水是流体,发生撞击的时候,由于撞击速度非常快,此时水来不及响应,表现出固体的特性,水面由于撞击而下凹,但是水体是整体,人体还未侵入水体。随着撞击的继续,一方面撞击造成的应力波在水中传播,往外扩散,另一方面撞击点的应力过大,水体再也无法保持连续,被撞开。

如上图,关键就在于撞击的那一瞬间。在那个瞬间,由于撞击速度非常快,水体是呈现固体的特性的。学术上,称之为“应变率效应”,绝大多数材料,当加载速度变得很快时,材料本身就来不及响应了。用应力波的理论,可以很好地解释这一现象。应力的传播需要时间,而加载过快,应力无法及时传递出去,就会积聚。而且,此时由于没有及时传播出去,位移响应非常小。这就使得物体表现得非常“硬”,准确的说是非常“刚”。这样的话,撞击力就大大增加了。

4、安全跳水高度

显然,从跳伞的角度来说,高度的增加,并没有改变平衡速度的大小,入水速度都是220m/s左右。为了估算安全跳水高度,也就是想办法计算出如水速度。实际的计算显然非常的复杂,涉及到流固耦合分析,如下图,可以计算水流在轮子拨动下的运动,当然也可以计算出相互作用力的大小。

简单起见,我们就直接利用动量定理(Ft=mv)来计算。假设整个过程中撞击力不变,作用时间0.5s。人体头骨承受的撞击力约400kg,那么计算出撞击速度约为26m/s,这个速度是高空坠落平衡速度的0.12。作用时间越短,允许的撞击速度就越小。这种低速情况下,空气阻力就暂时忽略。这样的话,高度约为35m。即,从35m高度入水,头骨刚刚好是处于临界的状态。

体育比赛中,高空跳水的高度最高的是28m,入水速度约23.4m/s,其实是比较接近临界值了,比较危险的了。但是,跳水运动员入水的时候,是手指先入水的,这就延长了入水的时间。所以,撞击力就降下来了。

5、总结

高空跳伞后,不采取任何措施,直接入水的速度达到了220m/s,由于“应变率”效应的存在,水体在高速撞击下,响应较慢,呈现偏“硬”的固体特性,此时发生撞击必然有死无生。

在头骨能够承受的撞击力下,安全的跳水高度约为35m,实际上的跳水运动高度最高也就28m。但是,不要用头直接入水,可能会被水撞晕。

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