螞蟻從萬米高空掉下來會摔死嗎?

螞蟻從萬米高空掉下來會摔死嗎?

如果一隻螞蟻不幸地隨著飛機飛到一萬米的空中,然後再不幸地從空中掉下來,螞蟻會摔死嗎?

倘若沒有考慮空氣阻力的作用,螞蟻必然會摔死,因為它會以極快的速度撞擊地面。透過計算可知,在地心引力的作用下,從一萬米高空開始做自由落體運動,螞蟻墜地時的速度高達443米/秒,這都已經超過了1馬赫。撞擊時的衝擊力非常大,螞蟻的身軀無法承受住。

但在現實中,空氣阻力始終存在,而且還會正比於速度的平方。也就是說,隨著螞蟻的下落速度變得越來越快,螞蟻所受到的空氣阻力將會迅速增加。當空氣阻力大到與重力相等時,螞蟻的受力平衡,它將不會繼續加速,而是勻速下落。

理論上,可以計算出螞蟻的終末速度或稱終端速度。螞蟻的下落速度隨時間變化的曲線類似於下圖:

根據伊利諾伊大學的物理學家所給出的資料,螞蟻的終末速度大約為6。4公里/小時,相當於1。8米/秒(如果是人類,終末速度可達55米/秒,結果相當慘烈)。由於螞蟻最終的下落速度很慢,它自身的結構完全可以承受住這種撞擊,不會摔死。由於空氣阻力的作用,螞蟻從一萬米高空下落和從一米空中下落的效果是沒有區別的。

空氣阻力與物體的表面積成正比,受風面積大,空氣阻力也會越大。對於小型動物而言,它們受到的空氣阻力很大,而且自身又輕,它們從空中墜落下落不會有什麼危險。

螞蟻從萬米高空掉下來會摔死嗎?

我們可以做個簡單估算。如果動物的長、寬、高都變為原來的十分之一,其重量將會減少為原來的千分之一,但表面積只會變為原來的百分之一。因此,像螞蟻這樣的小型動物不怕地心引力,它們很容易爬上天花板,也不怕從高空墜落。

雖然螞蟻從萬米高空掉下來不會摔死,但也要面臨其他危險。螞蟻很輕,空中的風很大,螞蟻有可能根本就掉不到地上,或者掉到地上需要很長的時間,這樣螞蟻最終只能活活餓死。或者螞蟻掉進水中,結果也只有死路一條。另外,雖然萬米高空的氣壓較低,大約為地表的三分之一,但螞蟻的身體也不會因為低壓而爆炸。