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如果您想到采用非常规害虫防治方法，那么您需要先阅读本文。 手指抓住蟑螂的触角 盖蒂图片社 我在 Reddit 上发现了这个问题：蟑螂从平流层坠落会幸存吗？多么美丽的问题啊。但为什么要停在那里呢？平流层只上升50公里，如果蟑螂从太空掉下来怎么办？该空间始于卡门线，高 100 公里。 我们来计算一个大概的答案。 计算无空气时的落差 像大多数现实世界的问题一样，物理学可能会变得非常复杂。当物理学家考虑这只掉落的蟑螂的命运时，他的第一步是将问题转化为更简单的问题。这不是作弊，而是得到一个初步的答案来思考。 显然，最大的复杂因素是蟑螂与空气之间的相互作用。空气会施加一个显着的向后推力，该推力随蟑螂的速度而变化。如果我们想象它落入一个没有空气的环境中怎么办？那简单多了。 空气与下落物体相互作用的方式取决于物体的形状，但由于我们在第一次计算中没有空气，因此形状并不重要。那么让我们再次简化一下，想象蟑螂是一个球体。具体来说，假设我们有一个质量为 ( M ) 的球形物体从距地面高度 ( h ) 处掉落。当它撞击地球时，它的飞行速度有多快？ 如果我们把这只圆形蟑螂从高楼上扔下来，我们可以假设重力是恒定的，计算公式为质量乘以重力场 ( g )，等于 9.8 牛顿每千克。然而，当我们远离地球表面时，我们不能再假设引力场是恒定的。 我们可以用下面的表达式计算g的值。其中，G是万有引力常数，ME是地球质量，RE是地球半径，h是距地表的高度。 g 等于 G 乘以 e 的 M 除以 e m h 的 R 平方 瑞德·阿兰 最受关注 考古学家在墨西哥北部的一个史前洞穴中发现了大约 3000 年前的婴儿遗骸 考古学家在墨西哥北部的一个史前洞穴中发现了大约 3000 年前的婴儿遗骸 安娜·拉各斯 墨西哥在玛雅火车的路径上发现了近几十年来“最伟大的考古宝藏” 墨西哥在玛雅火车的路径上发现了近几十年来“最伟大的考古宝藏” 安娜·拉各斯 2024年天文历：全年所有日食、合相和流星雨 2024年天文历：全年所有日食、合相和流星雨 豪尔赫·加雷 Spotify 上的时间胶囊：它是什么以及如何创建您的时间胶囊 Spotify 上的时间胶囊：它是什么以及如何创建您的时间胶囊 费尔南达·冈萨雷斯 由于地球的半径相当大（6.38 x 10 6米），因此该表达式中的分母值将占主导地位。
即使使用10,000 米的小时，引力场也只会下降到 9.76 N/kg。可以说它本质上是恒定的。当然，如果我们移动到 100 公里，那么力场值将减小到 9.49 N/kg。这意味着我们需要一种方法来解释下落物体的力的变化。 有两种方法可以做到这一点。首先，我们可以 墨西哥电话号码表 利用功能原理，利用重力势的变化来找到最终速度的值。然而，当我们在问题中添加空气时，这种方法就不起作用了，因为空气的力量不能表示为能量。所以也许这不是最好的选择。 第二种方法将下落物体的运动划分为非常短的时间间隔。假设每个持续一秒钟。在每个间隔期间，我们都可以用恒定值来近似引力场。这意味着我们可以使用一些简单的物理原理来找出这一秒间隔内速度和位置的变化。 为了对 100 秒的运动进行建模，我们需要 100 次这样的计算。没有人有时间进行那么多计算，因此最简单的解决方案是让计算机来完成所有繁重的工作。我喜欢使用 Python 来创建这些数值计算，但您可以使用任何让您满意的代码。这是我的版本，如果你想看我的版本。 这样，我们可以得到下图，显示物体下落时的速度： 速度图 插图：瑞德·阿兰 这表明，撞击后，该物体将以每秒 1,389 米的速度行驶，即每小时 3,107 英里。这比 4 马赫还要快，比最快的喷气式飞机还要快。但这不太现实。空气阻力会阻止抛出的物体快速移动。是的，我们最终不得不考虑空气的影响。 必须计算空气的下落 我们可以用阻力来模拟移动物体和空气之间的相互作用。你已经直观地理解了这种力量；当您将手伸出行驶中的汽车的车窗外，空气将您的手推回来时，您就会感受到这种感觉。随着车辆行驶速度加快，空气阻力会增大。 让我们用以下等式来近似该力的大小： 最受关注 考古学家在墨西哥北部的一个史前洞穴中发现了大约 3000 年前的婴儿遗骸 考古学家在墨西哥北部的一个史前洞穴中发现了大约 3000 年前的婴儿遗骸 安娜·拉各斯 墨西哥在玛雅火车的路径上发现了近几十年来“最伟大的考古宝藏” 墨西哥在玛雅火车的路径上发现了近几十年来“最伟大的考古宝藏” 安娜·拉各斯 2024年天文历：全年所有日食、合相和流星雨 2024年天文历：全年所有日食、合相和流星雨 豪尔赫·加雷 Spotify 上的时间胶囊：它是什么以及如何创建您的时间胶囊 Spotify 上的时间胶囊：它是什么以及如何创建您的时间胶囊 费尔南达·冈萨雷斯 空军方程 瑞德·阿兰 在这个表达式中，ρ是空气的密度，A是物体的横截面积（对于球体来说是圆形的面积），C是取决于物体形状的阻力系数对象，并且v是速度的大小。
由于空气阻力取决于速度，而速度又取决于力（根据牛顿第二定律），这将是一个很难解决的问题。然而，由于我们将运动划分为很短的时间间隔，因此我们将假设阻力在该短时间内是恒定的。这使得解决起来更加容易。 但是等等，改变的不仅仅是物体的速度。空气的密度也随着海拔高度的变化而变化。在地球表面附近，空气的密度约为每立方米1.2千克，但随着上升，它不断减小。幸运的是，我们有一个空气密度随海拔高度变化的模型。这有点复杂，但谁在乎呢？只要我们能够计算出这个值，我们就可以将其代入到阻力公式中，并在数值计算中使用。 还有一件事需要记住。如果下落物体没有空气阻力，那么总力就是重力，并且与质量成正比。请记住，牛顿第二定律指出，合力等于质量和加速度的乘积 ( F net = ma )。由于合力与质量成正比，我们可以用质量乘以加速度来抵消它，这样加速度就不依赖于质量了。这就是为什么在某些情况下，不同质量的物体会同时撞击地面。 最受关注 考古学家在墨西哥北部的一个史前洞穴中发现了大约 3000 年前的婴儿遗骸 考古学家在墨西哥北部的一个史前洞穴中发现了大约 3000 年前的婴儿遗骸 安娜·拉各斯 墨西哥在玛雅火车的路径上发现了近几十年来“最伟大的考古宝藏” 墨西哥在玛雅火车的路径上发现了近几十年来“最伟大的考古宝藏” 安娜·拉各斯 2024年天文历：全年所有日食、合相和流星雨 2024年天文历：全年所有日食、合相和流星雨 豪尔赫·加雷 Spotify 上的时间胶囊：它是什么以及如何创建您的时间胶囊 Spotify 上的时间胶囊：它是什么以及如何创建您的时间胶囊 费尔南达·冈萨雷斯 然而，如果我们加上空气阻力，净力不仅取决于质量，还取决于物体的大小。这意味着保龄球下落的 好的，让我们继续看图表。这是四个坠落的相同图表：一个没有空气阻力的物体和三个有空气阻力的物体：一只蟑螂、一个网球和一个保龄球。我随机选择了保龄球和网球，看看不同大小的球形物体是如何下落的。
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發表於 2024-1-10 12:58:28