力学角度分析：蚂蚁从飞机上掉下来会摔死吗？
除了起飞和降落，现在的民用航空飞机一般都在平流层底部飞行，飞行高度大约在8000~12000米之间。在平流层飞行，飞机飞得比较稳、省油，安全性也比较高。按照常识来说，人如果从万米高空掉下去，没有减速装置，肯定得摔成渣了。即使是从10米高的地方掉下去，对于人来说也是非死即残。如果从正在平流层巡航的飞机上掉下去一只蚂蚁，那么蚂蚁会摔死吗?
这是一个很有趣的问题，为了解决这个问题，我们从科学的角度分析一下。其实，这主要是一个物理学中的力学问题，让我们讨论一下蚂蚁的受力情况。
首先，蚂蚁会受重力影响，做自由落体运动。
蚂蚁从万米高空掉下，是受重力的影响，那么它的初速度就看作0，而蚂蚁从掉落那一刻起每秒钟的加速度按9.8米每秒算。
天体表面的重力加速度，是根据牛顿第二定律和万有引力定律推导出来的。
地球表面的重力加速度平均为9.8米每秒，重力加速度随着海拔的升高逐渐变小。根据公式计算可知，在1万米的高空，蚂蚁所受到的重力加速度大约为9.78米每秒，跟地表相差无几，那么我们按照9.8米每秒来处理即可。
自由落体运动规律，加速度用g 表示，位移用h 表示。
速度公式：
位移公式：
位移速度公式：
在理想情况下，蚂蚁下落时的速度随着时间的增长不断提高，它们之间成正比关系，蚂蚁在到达地表时速度将达到最大值。通过计算得知，只有重力作用下，蚂蚁从1万米的高空掉落到海平面位置大约需要45秒，最终的速度为441米每秒。如果蚂蚁真的以这么快的速度撞向地面，绝对死翘翘。
其次，蚂蚁还会受到空气阻力及浮力影响。
地球表面被大气层罩着，大气密度及温度随着海拔的升高不断降低。地球海平面附近15摄氏度时的空气密度大约为1.2千克每立方米。而在1万米的高空，大气温度降至零下50摄氏度，空气的密度仅为0.4千克每立方米，仅为海平面附近空气密度的1/3。
科学研究表明，物体的下落速度越快，它所受到的空气阻力也就越大。此外，物体所受到的空气阻力还与它的迎风面的大小有关，具体公式如下。
空气阻力的公式：
式中，C 为空气阻力系数。
总结起来就是 ，空气阻力的大小与物体迎风面积成正比，与物体的速度平方成正比。可以看出，当物体的下落速度越快时，物体所受到的阻力也就越来越大。当物体所受到的重力和它所它受到的阻力保持平衡时，那么物体就将保持匀速下降。
蚂蚁的迎风面估计在20平方毫米左右，且身体不是流线型，下落时受到的阻力估计比雨滴所受到的阻力还要大一点。降落伞就是用的这个原理，通过增大迎风面，增加空气阻力来减速。蚂蚁身体的平均密度也比较低，比水高一点，还会受到一定浮力影响，不过比较小。
云是由数不清楚的小水珠构成的，天上随便一片云就有几十、上百吨，之所以不会掉下来，就是受到浮力及空气阻力等其它因素影响。
为什么蚂蚁不会被摔死?
综上所述，当蚂蚁达到一定速度时，它所受到的阻力就会与重力保持平衡，那么蚂蚁的速度就不会再继续增加了。不管是1万米还是1千米，蚂蚁最终落到地面时的速度都是一样的。
据估计，蚂蚁掉落时的平衡速度大约为10米每秒，也就是说蚂蚁从1万米的高空落到地面大约需要15分钟左右。由于蚂蚁的质量小，蚂蚁撞击地面时的动能仅为0.003焦耳左右，这么小的撞击能量对蚂蚁产生不了任何危害。
一只蚂蚁的平均体重通常不足0.05克，那么它所受到的重力影响也就很小。一只蚂蚁的质量按0.05克算，根据G=mg 计算可知，一只蚂蚁大约受到0.00049牛的重力作用。
蚂蚁由于非常轻，在下落的时很快就能达到平衡点，速度也不会很快。据我估算，在1万米的高空，蚂蚁下落不到10米就能达到平衡。
蚂蚁的身体结构比较特殊，蚂蚁具有外骨骼和强韧的肌肉，可以搬起百倍于自重的物体，可以承受很大的冲击力，也就是说蚂蚁比人类更耐摔。由此可见，最终蚂蚁到达地面时并不会被摔死。
蚂蚁虽然不会被摔死，但是大概率会死于其它原因。
前面已经提到过，在1万米的高空，温度低至零下50摄氏度，蚂蚁将会被冻死;三分陆地七分海，平流层的风也比较大，蚂蚁很有可能会被风吹入海中淹死;受上升气流的影响，蚂蚁还有可能长时间在空中飘浮，最终饿死。
这只蚂蚁是不幸的，虽然摔不死，但最终还是会死。
来源：宇宙探索微信公众号(ID：yzdaquan)
页:
[1]