這個問題有兩個重點:1、一滴水,2、自由落體。
在現實中,在地球上,一滴水是不可能自由落體的,原因很簡單,因為有空氣阻力。當水滴在空氣中自由下落的時候,會受到空氣阻力,隨著速度增加阻力也會增加,當下落速度達到一個閾值,水滴的下落速度就會與空氣阻力達到平衡,自由下落過程不再加速,水滴會保持勻速下落,這個最終保持勻速的下落速度稱為終末速度,也就是水滴下落最終能達到的最高速度。在地面上這個終末速度大約是10m/s。也就是最終雨滴會以10m/s砸下來,跟博爾特差不多_而它只是一滴水……所以,死不了。
然而,題目說了是自由落體,這就不一樣了,實際情況是只有在真空中水滴才能保持自由落體下落,也就是忽略空氣,這樣人不就憋死了嗎_(:D)∠)_但是憋死這個不應該是討論這問題時考慮的,所以我們就假設沒有空氣,人不會憋死的狀態下,水滴自由落體砸下來會怎樣。
答案是砸不下來,在真空中水會迅速揮發……但這種結果也不是回答這個問題時應該考慮的,所以我們繼續假設沒有空氣,水滴不會揮發,人不會憋死……結果是……水滴能把人都腦袋砸一個大窟窿,死得很安詳,沒有痛苦……因為太快了……
我們假設水滴從1000km高空下落,根據計算此高度下的重力加速度大約7.32m/s^2。
而到達地面時的重力加速度則為9.8m/s^2,這個變化過程不好計算,所以我直接用一個定值來計算了,取一個比較保守也比較好計算的值8m/s^2。
計算得到水滴在1000km高處自由落體到達地面時的終末速度為4000m/s即4km/s……
為了計算殺傷力,我們看看子彈的速度,最快的狙擊步槍出膛速度達到1km/s左右,但那是1km外依然能保持殺傷力的速度,所以我們還是拿近距離的來對比吧。
手槍的初速度越300m/s,跟音速差不多,足夠擊穿腦殼了。也就是水滴速度比手槍子彈快10倍以上。手槍彈頭重量約5g,水滴重量約0.5g,相差剛好約10倍。也就是說,水滴重量比子彈小10倍,速度比子彈大10倍,根據動能公式:
可以得出水滴的動能比子彈高5倍!雖然子彈的形狀更適合貫穿,但其實即使把子彈設計成球形,對著槍口也足夠把腦殼擊穿了。雖然水滴屬於流體,但由於速度太快了,流體變形產生的緩衝是非常有限的,水花還沒濺開,5倍於子彈的動能已經完全釋放了,砸破腦殼估計是毫無疑問的。