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從多高處摔到水中會死掉?

2021-09-09 10:19尤俊初
中外文摘 2021年15期
關(guān)鍵詞:反作用力空氣阻力沖擊力

□ 尤俊初

我們常在影視劇中看到主角從懸崖落下的場景,看似必死無疑的局面卻總會掉到下方的河水里撿回一條命。那么從高處落到水里是不是安全的呢?高空落水怎樣更安全?

多高落水有危險?

跳水是一項國際公認(rèn)的競技運動,運動員們最高能從10 米跳臺上起跳,在空中完成一定動作,并以優(yōu)雅的姿勢落入水中,這對他們的身體健康毫無影響。但如果將水面換成陸地,一個人從相當(dāng)于三至四層樓高的10 米跳臺上跳下至少會摔斷腿,為什么墜入水中比陸地更安全呢?

其實,我們摔落在水面或地面上,之所以會受傷是因為受到了接觸面的反作用力,反作用力越大,身體受到的傷害就越大。反作用力指的是你向?qū)Ψ绞┝r,對方反饋給你的大小相等、方向相反的力,當(dāng)你用手掌摑別人時自己的手掌也會痛就是受到了反作用力。而掉落到水面上時,因為水是液體,有流動性,只要落水速度不是很快,水就有時間把撞擊的作用力傳遞到周圍,這樣水面給人的反作用力就變小了,對人體的傷害也就不如地面那么大。

但是水的“溫柔”是有限度的。人體在進(jìn)入液體時,需要排開部分液體,占據(jù)一些空間,而這需要一定的時間。隨著高度的增加,人體入水速度變快,液體被排開的時間也越來越短,能排開的水體積減少,剩下的水勢必形成一定的阻力,而且這種阻力隨著速度的增加而急劇增大。跳水近似于自由落體運動,根據(jù)物理公式,我們可以計算出從不同高度跳入水中所用的時間和落水時的速度:從1O 米處往下跳,落水速度約為50.4 千米/小時,時間大概需要1.4秒;從40 米的高度跳下來,落水速度翻倍為100.8 千米/小時,時間同樣翻倍,約為2.8 秒;但從80 米的高度跳下來,速度增加了近一半,為142.6 千米/小時,落水時間卻只加了0.5 秒,只需要3.3秒。隨著跳水高度的增加,速度增加的程度遠(yuǎn)大于落水時間的增加,這樣,人體落水時就來不及將水排開,水反饋給人的反作用力就會大大增加,水面就會變得像水泥地那么堅硬了。

那么從多高掉入水中,會有危險呢?根據(jù)跳水沖擊力的計算公式,從10 米高處下落,沖擊力可達(dá)人體重的5 倍。也就是說,一個體重50 千克的人從10 米高跳下,入水時受到的沖擊力約相當(dāng)于被一個體重250 千克的人壓倒。人體的不同部位能承受的壓力是不同的,其中最脆弱的部位是人的頭部,它的最大承受力為22.8 千牛,能承受的最大加速度是82.6 個重力加速度,代入公式中算得50 千克的人的極限跳水高度僅為20 米。

高空跳水有技巧

不過,專業(yè)的跳水運動員往往能從更高的地方躍入水中,目前最高的跳水記錄由瑞士的拉扎羅·夏勒創(chuàng)造,他從58.8 米的高空跳下也毫發(fā)無傷。如果我們能像跳水運動員那樣掌握一些技巧,跳水高度和存活可能性也能大大增加。

首先要保持較輕的體重。我們在空氣中下墜時,會受到空氣阻力的作用,空氣阻力在一定程度上減小了下落速度,當(dāng)重力和空氣阻力相等時,最終落水速度就確定了。而體重越大,重力就越大,用于減速的空氣阻力卻不會相應(yīng)增加,這樣落水速度就會比體重輕的人要更高。而且,體重大的人一般體表面積也較大,會造成更大的入水沖擊力。

其次要訓(xùn)練落水的姿勢。人在落水時受到的傷害和人入水時的面積有關(guān),入水面積越大,人體受到的傷害也隨之增加。比如水平砸到水面上,讓背部、腹部等先入水,由于和水的接觸面積大,會給排水帶來很大的阻礙,這樣身體就會受到很大的沖擊力,給內(nèi)臟帶來極大的傷害。專業(yè)運動員會讓手指先入水,由于接觸面小,不會對排水造成阻礙,當(dāng)落進(jìn)水池時,必須確保自己的雙腳先“著陸”,并且身體還必須保持絕對緊張和筆直的狀態(tài)。這樣,人體所承受的只有頭頂?shù)奈⑿∷畨汉退髂Σ疗つw的傷害,這些幾乎可以忽略不計。

高空跳水危險重重,在沒有足夠了解和訓(xùn)練之前,我們還是不要輕易嘗試。

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