從百層高樓上拋下的一元硬幣會砸死人嗎？

摩天大樓暗藏殺機？

跟著經濟迅猛成長，高層建筑越來越多，此中不乏百層以上的超高層建筑。除了828米高、163層的哈利法塔；632米高、128層的上海大廈；601米高、120層的阿布拉吉·阿爾·貝特（沙特）大廈；597米、117層的天津117大廈；599米高、115層的深圳安然金融中間外，還有好幾座高度跨越700米的摩天大樓正在扶植中。

當你從這些高聳入云的鋼鐵和水泥叢林下方顛末，是否曾有過這樣的擔憂：萬一有小我從樓頂扔工具下來——好比一枚一塊錢的硬幣，它會不會砸穿頭顱，殺死本身？

摩天大樓暗藏殺機？

這個問題看似無聊，此中卻暗含很多科學事理。所以今天我們從科學的角度來闡發一下超高空拋物：從一座百層高樓的樓頂扔一枚一元硬幣下來會若何？它會砸死人嗎？

自由落體活動

因為萬有引力的關系，我們扔出去的物體城市因為重力而落回地面，無論它是一枚硬幣仍是一顆蘋果。當一個當作熟的蘋果從樹枝落到地面，我們經常稱之為自由落體。

一個失落落的蘋果

當外部前提不異時，兩個分歧質量的球體下落的速度與它的重量沒什么關系，意大利科學家伽利略早在公元16宿世紀就證實了這一點。傳說他從比薩斜塔標的目的下扔了一大一小兩個鐵球，成果這兩個重量相差懸殊的鐵球“同時”落到地面，由此證實了16宿世紀科學界遍及認同的“下落物體的速度與其重量當作正比”的理論是錯誤的，現實上自由落體的速度與其自己的質量無關。

比薩斜塔與伽利略嘗試紀念牌匾

鐵球真的是“同時落地”嗎？

當我將這個問題拋標的目的正在讀高中的兒子時，他不加思考地回覆說：“是啊！按照牛頓第二心猿意馬律，兩個鐵球應該同時落地。”

是嗎？事實并非如斯。

若是伽利略從比薩斜塔50米的高處同時扔下一顆1千克的小鐵球和一顆10千克的大鐵球，應該是小鐵球先落到地面，大鐵球要稍晚一點點。

因為大鐵球體積更大，它受到的空氣阻力也更大，只是因為在如斯短的距離內(50m)空氣阻力對鐵球的速度影響很小，是以它的感化經常被忽略，于是我們將鐵球或蘋果的下落稱為自由落體。

自由落體在相等時候內的下降距離

鐵球落地用了幾多時候？我們經由過程自由落體方程：

d = gt² ÷ 2

將下落高度d=50m，重力加快度g=9.807m/s² 代入公式，可以得出：

t = 3.19s

是以理論上鐵球落地的瞬時速度應為：

v = gt = 10.18m/s

牛頓力學的自由落體是將空氣阻力解除在外的，很顯然你不會將一片羽毛或一張紙的飄落稱為自由落體活動。在鐵球下落的過程中，感化于鐵球的不只有地球的重力，同時還有一個標的目的上的拖拽力。這個拖拽力的巨細不僅與鐵球的巨細、外形和概況粗拙度相關，還與空氣的密度以及鐵球的活動速度有緊密親密關系。

計較空氣阻力的方程比力復雜，它凡是簡單暗示為：

空氣阻力方程

此中F暗示空氣阻力（拖拽力）；ρ暗示空氣的密度；v暗示物體活動速度；A是物體在活動偏向上的投影面積；C是阻力系數，這是一個無量綱數，它取決于物體的外形、滑膩度等等方面。由此我們可以看出，兩個下落的鐵球的巨細（A）與下降速度（v）決議了其所受空氣阻力巨細，鐵球越往下失落，它們之間的速度差就越較著。是以兩個分歧巨細的鐵球落地時候是不不異的，體積大的會晚落地。

硬幣的下落分歧于鐵球

同樣是金屬成品，因為外形的分歧，硬幣的下落過程與鐵球存在很大差別。

一元硬幣

今朝正在暢通的一元硬幣為鋼芯鍍鎳材質，直徑25mm，厚度1.85mm，重約6克。這類小質量的扁平狀物體在從高空下落的過程中碰到的空氣阻力比起鐵球要復雜得多。

湍流與摩擦

由上圖我們不難看出，鐵球鄙人落的過程中持續受到空氣摩擦力和湍流的影響，它們配合組成空氣阻力；而硬幣在垂直下落過程中受到的摩擦力最大、湍流最小，當它以程度狀況下落時受到的空氣湍流最大、摩擦力變小。事實上硬幣鄙人落的過程中大多處于隨機翻騰的狀況，是以我們回過甚來看空氣阻力方程，此中ρ、v、C和A都在不竭轉變，你很難切確計較它到底受到了幾多空氣拖拽力。與此同時，硬幣的下落路徑也并不是直線或拋物線，它更像是一片樹葉胡亂扭捏著“飄落”到地面。

姿勢決議速度

一小我若是從高空的飛機上失落下來是驚險刺激且必死無疑的，除非他有下降傘。有下降傘就大要率不會死，于是有很多人愛上跳傘活動。