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趣味物理学
1.5.6 3.6 迟缓跳伞
3.6 迟缓跳伞

写到此,我不由得想起那些敢于不打开降落伞,就从大约10千米高空跳下的跳伞英雄。在空中任其自由下落了绝大部分高度后,只是在最后的几百米,才扯动伞环,打开降落伞。

可能很多人会认为,不打开降落伞,直接跳下的人就会像石块一样直线下落,如同在真空里落下似的。果真如此的话,那么迟缓开伞、任其下落的时间会远小于实际所需的时间,而且这种情况下,最后打开伞时的速度也会非常大。

可是,受空气的阻力的影响,跳伞员的下落速度不会一直增加。在不打开伞时,跳伞员的身体下降速度增加的情况,只会出现在跳下以后的最初十几秒钟内,这段时间他会下落几百米。而随着下降速度的增加,空气的阻力随之不断增加,而且增加更迅速,很快就使得跳伞员的下落速度不再增加。于是,加速运动就变成匀速运动了。

我们可以从力学的角度用数据将迟缓跳伞的情形大致描绘出来。在跳伞员没有打开伞处于任其下落的状态下,只有在最初的12秒,甚至不到12秒时间内,才会有加速度,这个时间取决于人的体重。在这段时间内,跳伞员的速度从0米/秒加速到大约50米/秒,下落400~450米。在这之后直到打开伞这期间,他们都是以此速度做匀速运动下降。

如此类似的情形是水滴下落,稍有不同的是,水滴下落时,加速运动持续的时间只有一秒钟,甚至还要少。这短暂的一秒内,水滴获得的最后落下速度大约为每秒2~7米,比跳伞小得多,其最终的速度也取决于水滴的大小。