空气阻力|蚂蚁从万米高空坠下，会不会摔死？_米高|科技

一

自由落体就是说从初始速度0开始的一个高空向下的运动，而地球是有重力的，所以从高空跳下，会受到地球重力的影响，所以物体的运动轨迹是向着地球方向的。
一般情况下，如果自由落地的高度小于6371千米（地球的半径），物体受重力的影响是不会变的，也就是说重力加速度的变化非常小，我们一般取10米每秒左右，我们习惯用g来表示重力加速度。
而自由落体有一个公式-V=gt ， V就是速度，而g则是重力加速度， t则是自由落体的时间。也就是说物体从高处落下的速度是与时间成正比的，这也就是为什么从高处跳下速度会越来越快的原因。
但是，这个公式没有考虑到空气阻力的问题，只是一个完美环境中的公式。实际上，人从万米高空落下，速度会增加，但是当下降的速度与空气阻力到了一个平衡点时，人的速度不再会增加，而是维持在一个速度上不变，这个速度大约在200公里每小时左右。也就是说无论人从多高的地方跳下，下降的速度最多也就是200公里每小时。
在许多人的想象中，物体的重量越大，下落的速度会越快。这其实是不科学的，伽利略定律告诉我们，同形状体积下，不同质量的两个物体从高空抛下，落地的时间是一样的，也就是说在下落的过程中，它们的速度是一样的。也就是说能够影响速度的，只有下落物体的大小。
按照上面的公式看，在完美的环境下，蚂蚁的速度会一直增加。但是由于蚂蚁的体型非常的小，仅有不足1厘米，和人的体型更是差了上千倍，也就是说蚂蚁的表重比比人类要小很多，所以蚂蚁的下降速度比人要慢一些。
但是，即使慢一些，对于小小的蚂蚁来说拍向地面也是致命的。那么它为什么会摔不死呢？因为，我们忽略了一个重要的点，那就是空气阻力。
蚂蚁的体重仅有40毫克左右，而且相对来说，蚂蚁身体的密度比较小，而密度与阻力又是相反的关系，也就说密度越大阻力越小，密度越小阻力越大。
而蚂蚁的身体几乎是中空的状态，所以，在落体是，空气对它的阻力是非常的大的，这与加速度正好相反。由于蚂蚁很轻，所以加速度也比人类要慢非常的多，再加上身体密度小，空气阻力大，因此，在下落的过程中，对于蚂蚁来说，很轻松的就找到了加速度与阻力的平衡点。
再加上，空气与水一样都具有浮力，阻力加浮力要远大于加速度的数值。
国外一位科学家曾经对蚂蚁做过一个实验，它从10厘米高的地方到30米高的地方不断的变换高度扔下蚂蚁，这种高度相当于人站在八楼的楼顶到人站在8000米左右高度的高处，实验的结果如出一辙，蚂蚁无论从多高的地方摔下都安然无恙，最后经过缜密的研究发现，蚂蚁的加速度标准是10厘米，超过10厘米后，无论多高，蚂蚁都不会因此而加快速度。
甚至随着高度的升高，蚂蚁的速度会由于空气浮力和阻力的关系有所减少。
因此，蚂蚁的自由落体并不会随着高度的升高而增加危险，这也是它为什么从万米高空摔下都摔不死的主要原因。甚至在猎奇君看来，体重仅有不足半克的蚂蚁放在万米高空，它很有可能在上面落不下来，最后被饿死（开个玩笑哈）。
二
蚂蚁从万米高空掉下来不会摔死，但是会死于其他原因。
为什么蚂蚁从万米高空掉下来不会摔死？
万米高空处的重力加速度大约为9.78米每平方秒。如果蚂蚁以自由落体方式（忽略空气阻力和浮力）落向地面，即使初速度为0 ，蚂蚁下落时速度不断增加，那么蚂蚁撞击地面时的速度将会非常快，结果必死无疑。
若还考虑其他因素，结果就不同了。蚂蚁很小，重量很轻，不到50毫克，也就是0.05克。中型雨滴的平均重量差不多和一只蚂蚁的重量相当，不过雨滴是从几千米的高空落下来的。
万米高空的空气密度仅为地面的1/3 。蚂蚁在空气中会受到空气浮力影响。当蚂蚁从万米高空掉向地面时，蚂蚁会受到空气阻力的影响，而且蚂蚁的速度越快，空气对蚂蚁产生的阻力也就越大。
空气浮力和空气阻力的作用方向与重力的作用方向相反，当蚂蚁的下落速度达到一定数值时，蚂蚁受到的浮力和阻力合力与重力会保持平衡，那么蚂蚁的下落速度就不会再继续增加了，蚂蚁将会以匀速落至地面。其实，人从高空落下来，经过一段时间的加速后也会达到平衡状态，只不过人达到平衡状态时的速度非常快，人从100米的地方掉下来就死翘翘了。
由此可见，蚂蚁撞向地面时速度并不会太快。蚂蚁从万米高空掉下来，与10米高的地方掉下来效果是一样的。蚂蚁本身由于特殊的身体结构，能够承受很大的冲击力，因此蚂蚁并不会被摔死。
那蚂蚁会怎么死？
万米高空不仅空气密度小，温度也非常低，在海拔1万米的高度温度为零下50摄氏度，这么低的温度，蚂蚁根本承受不了，很有可能会冻死。此外，蚂蚁还有可能会死于其他原因。
三
我们先说一个简单的问题：在考虑空气阻力的情况下，一个物体从空中掉落下来会经历哪几个过程？
比如说我们拿一个足球来举例，这个足球会受到两个力的作用：重力和阻力。重力来源于足球本身，这个力是恒定的；阻力来自于空气阻力，这个力的大小在图中已经给出了，就是Fd 。

本文图片

【空气阻力|蚂蚁从万米高空坠下，会不会摔死？】空气阻力到底有多大，各位不用太关心，只要知道一点：物体在空气中的运动速度越快，那么空气阻力就越大。
开车上过高速的朋友肯定有类似的经验，到了高速上之后车速如果太高了就会很耗油，这就是因为车速太高、空气阻力太大导致的（当然了，车速低因为发动机不在最佳工作状态，所以耗油也大）。
所以一个从空中下落的物体会经历两个过程：
第一个过程，物体速度不快，这个时候重力大于空气阻力，物体会处于不断加速的状态之中，直到物体速度很高、阻力等于重力为止（如下图的A-B-C过程）；
第二个过程，因为空气阻力已经等于重力了，所以物体保持匀速运动（如下图的C-D过程），速度不会再增加了。
换句话说，只要高度足够高，物体最后都会保持匀速下落，而且速度都是一样的。蚂蚁从一万米的高空掉下来和从两万米的高空掉下来，最后落地的速度一样。甚至于，蚂蚁从一万米的高空掉下来跟从10米的树上掉下来，最后落地的速度也一样。
这个最后稳定的速度，就叫做“最终速度” 。在这个速度下，空气阻力等于重力。
然后我们再说蚂蚁下落的问题。
刚刚说了，一个物体的受到的阻力大小会跟物体的运动速度有关，但是这个阻力的大小同样还会跟物体的横截面积有关——比如说降落伞的原理就是造出来一张横截面巨大的物体来制造极大的空气阻力。
所以一个相同形状的物体——比如说一个球体，它收到的阻力会伴随着直径的平方增长——假如直径是1的时候，小球受到的阻力是1 ，那么直径是2的时候，小球受到的阻力就是4了。
而物体的重力跟物体的什么属性有关呢？答案就是物体的体积。再拿小球举例子，假如直径是1的时候，小球受到的重力是1 ，那么直径是2的时候，小球受到的重力就是8了。
可能有眼尖的朋友一下子就看出来了——同样是小球变大了一倍，重力变成了8 ，阻力却只是变成了4 ，这一大一小，会不会引起什么变化呢？
对的，问题的关键就在这里。如果小球逐渐变大，那么小球需要更高的速度才能够使空气阻力等于重力，也就是说，小球越大，最终速度越大；小球越小，最终速度越小。
举个例子：云很重，有的云可能几十万公斤重，为什么还能够飘在空中？这就是因为云实际上都是由细小的小水珠构成的，这些水珠太小了，可能自由落体的最终速度只有零点几毫米每秒钟，空气的热对流就足够“托起”这些小水珠了，所以云才不会掉下来。
然后我们回答蚂蚁这个问题上来，蚂蚁体积小，所以最终速度非常低。
蚂蚁体积太小了，而且本身密度也不高，这就导致蚂蚁在自由落体的时候最终速度非常低，而且只要自由落体那么一小会儿就可以达到最终速度，所以蚂蚁坠落到地面的速度很低，同时蚂蚁无论是从1万米高空掉下来，还是从10米高的树上掉下来，掉到地上的速度实际上是一样的。
所以你只需要把蚂蚁从高处扔下来看看它会不会死就知道它从万米高空掉下来会不会死了。
当然了，高空的环境是复杂的，比如说蚂蚁可能会被冻死（高空温度很低）；比如说碰上不好的天气把蚂蚁吹到海洋里淹死，都有可能，但是蚂蚁几乎不可能被摔死。

空气阻力|蚂蚁从万米高空坠下，会不会摔死？

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