这是一个饶有趣味的问题。蚂蚁在空中下坠时,会受到空气的摩擦力影响。所以,我们可以这样理解这个问题:蚂蚁在空气阻力的影响下,降落过程中会经历怎样的变化?



从力学的视角看,我们可以拿一个足球作为例子。足球在空中下坠时会受到两种力的影响:地球的引力和空气的阻力。引力是固定不变的,而阻力则会随着足球速度的增大而增大。

因此,从高空落下的物体主要会经历两个阶段。

起初,物体开始下降,因为速度较慢,受到的空气阻力也相对较小。在这一阶段,重力作用显著,大于阻力,因此物体会持续加速。

随着物体加速,阻力逐渐增大,而重力保持恒定。最终,阻力与重力相等,形成平衡状态,物体不再加速,而是以一个稳定的速度降落。



换言之,任何物体,只要从足够高的空中落下,都会达到一个恒定的降落速度,无论物体的起始高度如何。



例如,一只蚂蚁从一万米高空落下和从两万米高空落下,最终的降落速度将是相同的。甚至可以说,无论蚂蚁从十米还是万米高空落下,其最终速度都是相同的。

从物理学的角度来说,我们把这个速度称为“终端速度”,即重力和空气阻力达到平衡时的速度。



空气阻力与物体的速度成正比,也与物体的横截面积有关。许多人在跳伞时,就是利用巨大的降落伞产生的巨大阻力实现平稳降落。

此外,物体所受的阻力与物体直径的平方成正比。例如,如果一个球体的直径是1,其所受阻力为1,那么直径为2的球体所受的阻力则是4。

而物体的重力与物体的体积有关。具体来说,如果一个直径为1的物体的重力为1,直径为2时的重力不是4,而是8。



这就意味着,体积更大的物体需要更大的速度来平衡空气阻力与重力,换句话说,体积大的物体的终端速度也会更大,而体积小的物体的终端速度则较小。

有人可能会问,天空中的云朵非常大,重量可达数十吨,为何不会以很快的终端速度坠落呢?



实际上,我们所见的云是由许多小水珠组成的。这些小水珠的体积微小,因而终端速度也相当小。再加上空气中持续的对流,这些对流足以支撑小水珠,使它们大部分时间不会下落。只有当小水珠汇聚成大水珠时,才会作为雨水落到地面。

而蚂蚁的体积微小,它的终端速度也相对较小,几乎一离开初始位置就达到了终端速度。这也解释了为什么蚂蚁从十米或万米高空落下,最终速度没有差别的原因,因为蚂蚁很快就达到了终端速度。

因此,如果我们想了解蚂蚁从万米高空坠落是否会死亡,只需要从十米的高度扔下蚂蚁就可以得知结果。



显而易见,蚂蚁不会因此摔死。许多人小时候可能都有类似的经历——将蚂蚁从高处扔下,却发现它依然安然无恙。

然而,上述分析只是基于纯物理角度的推测。实际上,高空环境复杂多变,蚂蚁达到终端速度后不可能一直以这个速度降落。空气对流可能会像支撑小水珠一样,持续支撑着蚂蚁,使其无法接触地面。

在这种情况下,蚂蚁可能永远不会坠落到地面,最终因饥饿而死。



当然,万米高空的温度极低,蚂蚁这种体格的小生物,很可能会迅速被冻死。即便能落到地面,到达时也已经是一具冰冷的尸体。但不论如何,只要蚂蚁在落地之前还能存活,那么它肯定不会因撞击地面而死亡!

ad1 webp
ad2 webp
ad1 webp
ad2 webp