鸡蛋下落的最终速度

更新时间:02-04 综合 由 争端 分享

民航飞机飞行高度一般在8.8—12.5km之间,巡航速度一般在900km/h。如果在这个高度扔下鸡蛋,基本不用关心是生是熟了。因为,鸡蛋已经蒸发殆尽了。为什么这么说呢理由如下:

1、温度

从静态上来观察,从海平面每上升100米,气温下降0.6度,那么9000米的高空温度应该比海平面降低了54℃。假设海平面温度为30℃,那么9000米高空就是-24℃。鸡蛋如果静态地呆在这个环境,会怎么样呢答案是会冻裂。因为,低温会使鸡蛋中的水分结冰导致体积膨胀。冻裂以后从天上掉下来,鸡蛋肯定飞灰湮灭了。更何况鸡蛋面临的是动态的复杂环境,包括速度导致的空气摩擦,可能面临的撞击。

2、速度

鸡蛋在脱离飞机的瞬间,会具有飞机巡航速度的惯性。同时还会受到垂直方向地球的引力和空气阻力、以及水平方向空气阻力的影响。在这两个方向的力的作用下,鸡蛋会怎么样呢答案依然是灰飞烟灭。下面说说这两种作用力的影响:

在垂直方向,鸡蛋会受到重力和垂直方向上的空气阻力。一个鸡蛋大约50g,它受到的重力=mg=0.49牛,方向指向地心。而空气阻力是和速度的平方成正比,计算公式为1/2ρcv^2,方向和鸡蛋运动方向相反。在这两种力的作用下,鸡蛋相对于飞机,会先做向后下方的抛物线运动,最后做匀速的下落运动。

如果阻力系数ρ取1.2kg/m^3,鸡蛋迎风面积取0.0013m^2。根据粗略计算,鸡蛋刚离开飞机的瞬间,会受到约632N的空气阻力。但鸡蛋在均匀受力的情况下,最多只能承受大约333N得力。从数值对比来看,鸡蛋必然会被击碎。

3、能量

从9000米飞机上坠落的鸡蛋,从能量的角度看,它拥有约mgh=4410焦耳的重力势能和1/2mv^2=156250焦耳的动能。两者相加拥有约16万焦耳的能量。假设鸡蛋不破裂下落的话,最后的最大速度约=sqrt(2mg/ρc)=90km/h。也就是说最后剩余动能=1/2mv^2≈16焦耳,可忽略不计,这16万焦耳大部分被空气摩擦转化为热量了。而鸡蛋的成分比较复杂,有水、蛋白质等。我们按比热容较大的水(4.2/g)来计算,16万焦耳全部转化为热量的话,温度可升高到700多度。就算热量会在下落中持续散失,但也足以将鸡蛋化为灰烬了。

总结

综合上面三个方向,鸡蛋如果从高空巡航的民航飞机中扔出,基本上会被化为灰烬,根本无法落到地面。

声明:关于《鸡蛋下落的最终速度》以上内容仅供参考,若您的权利被侵害,请联系13825271@qq.com
本文网址:http://www.25820.com/all/15_5900047.html