據(jù)海外網(wǎng)9月11日電,美國一架C-130運(yùn)輸機(jī)在飛越意大利空降區(qū)實(shí)施的跳傘訓(xùn)練時,一名士兵因主傘沒有打開垂直墜落了15秒鐘,在落地前1秒才打開備用傘,逃過一劫,整個過程就像一場驚魂動作大戲。
但這卻不是演戲,而是真實(shí)發(fā)生的一幕。
這條消息很短,但信息量很大,引得網(wǎng)友們議論紛紛:距地1秒時才打開備用傘,1秒就是滴答一瞬,那位大兵即便打開了備用傘,也是瞬間落地,不摔個八瓣,也會摔成韭菜盒子,怎么可能生還呢?
這些質(zhì)疑的網(wǎng)友其實(shí)是弄混了一個概念,就是這1秒是什么時候的1秒,是不是準(zhǔn)確的1秒。也就是說,媒體報道的這1秒,是指沒有打開備用傘, “吧唧”摔在地面只需1秒。而打開了降落傘,忽忽悠悠飄下,花費(fèi)了足足3秒以上。
是不是準(zhǔn)確的1秒,就是說這1秒真的很準(zhǔn)嗎?會不會是1秒多點(diǎn)?
那么,打開備用傘前的1秒,與打開備用傘后的1秒有多大區(qū)別呢?我們來簡單分析一下。這個分析需要運(yùn)用到一個物理定律,這就是自由落體運(yùn)動定律。
在地球上,自由落體運(yùn)動源于地心引力,引力形成了地球重力,任何離開地表的物體在地球重力作用下,如果沒有外力加持,都會從相對靜止?fàn)顟B(tài)向地心方向作加速度,這種運(yùn)動就叫自由落體。
這里有兩個與自由落體相關(guān)的公式,即自由落體瞬時速度計算公式v=gt,和自由落體位移公式△s=1/2gt^2。公式中的△s是距離增量,g為重力加速度(g≈9.8m/s^2),t為物體下落時間,v為終端速度。
有了這些公式,我們就能夠從報道中透露的跳傘信息,得到一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
報道說這位遇險大兵從飛機(jī)上跳出,在沒有打開主傘的情況下垂直下落了15秒鐘,也就是說,15秒鐘時間大兵處于一個自由落體狀態(tài),還有1秒就要到達(dá)地面。根據(jù)位移公式計算,16秒自由落體距離地面的起始高度約為1254.4米。
自由落體加速度約為每秒9.8米,這位大兵落了15秒,根據(jù)自由落體瞬時速度公式計算,落了15秒鐘的終端速度已經(jīng)達(dá)到147米。此時距離地面還有1秒鐘,根據(jù)自由落體加速度計算,第16秒的終端速度為156.8米。
這就是說這位大兵是在距離地面約157米的高度打開備份傘的。
美國陸軍發(fā)言人Jason Waggoner曾表示,備用傘在120米打開就會有效。這位大兵在距離地面157米的地方打開備份傘,當(dāng)然就平安無事啰。
但事情并沒有這么簡單,以上計算只是一種理想的狀態(tài)。實(shí)際上,自由落體是在真空狀態(tài)下成立的,在地球表面具有濃密的大氣條件下,自由落體定律是不能成立的,必須加入大氣阻力的干擾因素,在這種狀態(tài)下,加速度是不會一直持續(xù)提升終端速度的。
因此,這位大兵降落下來的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到150米每秒。在地表上空,由于有濃密的大氣,會對自由下落的物體產(chǎn)生空氣阻力,而且速度越大阻力越大,最終自由降落的物體會與空氣阻力達(dá)到一個平衡,終端速度成為一個勻速。
這個勻速會有多快呢?這得看是什么物體,其迎風(fēng)面與體積質(zhì)量的關(guān)系怎樣。如航天返回艙在風(fēng)阻作用下,最終的終端勻速會達(dá)到每秒200米。人體是一個不規(guī)則多面體,下降過程與風(fēng)阻的關(guān)系就更復(fù)雜。一些研究認(rèn)為,人體以自由落體方式墜落時,采用什么樣的姿勢,對形成的終端速度有著密切關(guān)系。
一般認(rèn)為,人體像根棍子那樣筆直插下,阻力最小,當(dāng)與風(fēng)阻形成平衡時,終端速度可以達(dá)到每秒90米;而四肢張開平攤落下,其終端平衡速度只會達(dá)到55米。這位大兵跳出飛機(jī)發(fā)現(xiàn)沒有打開主傘,肯定既不會那么淡定的四肢張開,也不會像根棍子筆直落下,更多的是姿勢不定,或者不斷翻滾的狀態(tài)。
在視頻中可以看到,這位大兵主傘雖然沒有打開,卻還是有一個傘形吊在士兵上面,能夠起點(diǎn)風(fēng)阻作用。因此,我們可以將這位士兵最終下落的平衡勻速假定為上述兩種速度的中間速度,也就是約每秒72.5米左右,這樣,如果還有1秒到達(dá)地面的話,備份傘就是在72.5米的高度才打開。
根據(jù)美軍發(fā)言人Jason Waggoner的說法,要在120米打開才有效,那這位士兵這么低才打開備份傘,雖然逃過一死,但也還是非傷即殘吧?可從報道來看,這次訓(xùn)練并沒有造成任何傷亡。那么,真的是這位大兵非常幸運(yùn)?
其實(shí),從科學(xué)角度講,是沒有幸運(yùn)一說的。我想,這位大兵沒有受傷,至少有這么幾個方面原因:
其一,這個還有1秒即落地“吧唧”,只是個大概估計,實(shí)際上可能1秒多點(diǎn)。這樣,這位大兵就有可能在100米以上的高度打開了備份傘。從視頻看,打開備份傘后3秒以上時間才落地,最終很可能減速到了降落傘終端速度,每秒6米的正常著陸速度。
其二,有網(wǎng)友分析,從這次跳傘的傘型來看,應(yīng)該采用的是美軍T-11主力降落傘。這種傘的備份傘采用了英國低空降落傘(LLP)的氣動錐形設(shè)計,能夠確保在故障時低空快速展開。因此也可以說,是優(yōu)質(zhì)的降落傘挽救了這位大兵的生命。
其三,即便落地時終端速度比正常速度略高,由于這位大兵平時訓(xùn)練到位,技術(shù)熟練,遇到緊急情況臨危不慌,用良好的技能化解了落地速度較快的風(fēng)險。
總之,這位大兵能夠逃過一劫平安歸來,有多方面原因,主要還是科學(xué)技術(shù)挽救了他。對此,各位怎么看?歡迎討論點(diǎn)評。
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