动物摔到多大才会死亡?

2018年3月6日

摩天大楼

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问题

马特问,动物或人要多大才会被摔死?

回答

凯蒂·海勒向伦敦帝国理工学院的物理学家斯图尔特·希金斯提出了这个危险的想法……

斯图尔特:没有明确的答案,动物的大小阈值在摔倒之前会杀死它。有很多不同的物理和生物因素会影响到跌倒时发生的事情,所以没有一个数字能给我们答案。然而,物理学可以更普遍地告诉我们,为什么像猫这样的小动物更有可能像人类一样从高处摔下来。

凯蒂-这都和动力有关。动量是质量乘以速度——在一个特定方向上运动的速度。质量越大,给定速度下的动量就越大。回到斯图尔特的话题,还有刚才从楼上掉下来的假想动物……

当你停下来的时候,动量会发生变化,这意味着你受到了一个力。这个力的大小取决于你停下来的速度。如果你能增加减速所需的时间,力就会变小。这就是特技演员使用的安全带、安全气囊和防撞垫的工作原理。

斯图尔特:猫和松鼠的质量更小,所以即使它们以相似的速度下落,它们也不会像人类那样受到那么大的力。猫也特别聪明,因为它们可以在半空中扭动身体,让它们旋转并用脚着地。然后,他们可以把腿当作减震器,再次增加减速所需的时间,减少身体承受的力。

凯蒂:除了猫,马特的问题还提到了松鼠。但以鼯鼠为例。当它全身展开时,它像毯子一样的身体形状使它在摔倒时具有优势。毕竟,它们能够在空气中滑行,因为它们的形状会增加阻力或空气阻力。那么空气阻力在我们的问题中起什么作用呢?

动物越大,质量就越高,表面积也越大。(它的表面积会影响空气阻力,就像我们的鼯鼠一样。)
但当你变得越来越大时,质量的增长速度比表面积的增长速度要快得多,所以表面积与质量的比值意味着较小的动物的终端速度(它们可能达到的最快速度)比较大的动物要低。所以一个又平又轻的动物会比一个又窄又重的动物下落得慢。因此,动物下落的速度可能受到其表面积的影响,但影响的程度取决于它的重量。

因此,虽然很难说一只动物要长到多大才会被摔死,但质量和体型会影响你在摔倒时的表现。当然,一生都在跳跃或滑翔的动物可能比大多数动物更擅长安全降落,如果你有翅膀,那只是作弊。谢谢斯图尔特!

下一集,我们将与严寒的天气作斗争,麦克提出了这个冰冷的难题:

迈克:当我在寒冷的天气里骑自行车时,我会流鼻涕,而在温暖的天气里就不会。为什么会这样?我能帮上什么忙吗?

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