蚂蚁从万米高空掉下来会摔死吗?

如果一只蚂蚁不幸地随着飞机飞到一万米的空中,然后再不幸地从空中掉下来,蚂蚁会摔死吗?

倘若没有考虑空气阻力的作用,蚂蚁必然会摔死,因为它会以极快的速度撞击地面。通过计算可知,在地心引力的作用下,从一万米高空开始做自由落体运动,蚂蚁坠地时的速度高达443米/秒,这都已经超过了1马赫。撞击时的冲击力非常大,蚂蚁的身躯无法承受住。

但在现实中,空气阻力始终存在,而且还会正比于速度的平方。也就是说,随着蚂蚁的下落速度变得越来越快,蚂蚁所受到的空气阻力将会迅速增加。当空气阻力大到与重力相等时,蚂蚁的受力平衡,它将不会继续加速,而是匀速下落。

理论上,可以计算出蚂蚁的终末速度或称终端速度。蚂蚁的下落速度随时间变化的曲线类似于下图:

根据伊利诺伊大学的物理学家所给出的数据,蚂蚁的终末速度大约为6.4公里/小时,相当于1.8米/秒(如果是人类,终末速度可达55米/秒,结果相当惨烈)。由于蚂蚁最终的下落速度很慢,它自身的结构完全可以承受住这种撞击,不会摔死。由于空气阻力的作用,蚂蚁从一万米高空下落和从一米空中下落的效果是没有区别的。

空气阻力与物体的表面积成正比,受风面积大,空气阻力也会越大。对于小型动物而言,它们受到的空气阻力很大,而且自身又轻,它们从空中坠落下落不会有什么危险。

我们可以做个简单估算。如果动物的长、宽、高都变为原来的十分之一,其重量将会减少为原来的千分之一,但表面积只会变为原来的百分之一。因此,像蚂蚁这样的小型动物不怕地心引力,它们很容易爬上天花板,也不怕从高空坠落。

虽然蚂蚁从万米高空掉下来不会摔死,但也要面临其他危险。蚂蚁很轻,空中的风很大,蚂蚁有可能根本就掉不到地上,或者掉到地上需要很长的时间,这样蚂蚁最终只能活活饿死。或者蚂蚁掉进水中,结果也只有死路一条。另外,虽然万米高空的气压较低,大约为地表的三分之一,但蚂蚁的身体也不会因为低压而爆炸。