本文参加百家号 #科学了不起#系列征文赛 。
一滴水从多高的地方落下可以砸死人？你可能会觉得这个问题非常可笑 ， 水怎么可能砸死人呢 ， 是啊 ， 我们每个人都或多或少淋过雨 ， 这些打在我们身上的雨滴都是从数千米的高空落下来的 ， 而我们却安然无恙 ， 这足以证明水滴从多高的地方落下来都不会砸死人 。
人人都知道雨滴不会砸死人 ， 但鲜有人知雨滴为什么不会砸死人 ， 因为从理论上来讲 ， 雨滴应该是可以砸死人的 。 一个从高空坠落的物体 ， 是否能够砸死人 ， 有一个因素是至关重要的 ， 那就是这个物体的下落速度 。 物体之所以会坠落是因为重力的作用 ， 而重力会对自由下落的物体产生加速度 ， 也就是重力加速度 ， 在重力加速度的作用下 ， 下落物体的速度会越来越快 。 由此可见 ， 一个物体下落的速度与这个物体下落的时间密切相关 。
物体下落的起始位置越高 ， 坠落地面所需的时间就越长 ， 在重力加速度的作用下 ， 速度也就越快 。 虽然自由下落的物体速度会随着下落时间的延长而增加 ， 但并不会一直增加 ， 因为自由下落的物体除了受到一个向下的重力以外 ， 还受到了一个向上的阻力 。
那么这个阻力有多大呢？关于下落物体所受到的空气阻力是一个比较复杂的问题 ， 但大体来说与这样几个因素有关：空气的密度、下落物体的速度以及下落物体的正对面积 ， 由此可知 ， 物体下落的速度越快 ， 所受到的空气阻力也就越大 ， 于是一开始 ， 重力加速度大于阻力 ， 所以下落物体不断加速 ， 随着速度的增加 ， 阻力逐渐增大 ， 最终阻力与重力加速度实现了平衡 ， 于是物体下落的速度便不会再继续增加 ， 而这个速度就被称之为“终端速度” ， 也叫“收尾速度” 。
【科学|理论上雨滴可以砸死人，可实际上却砸不死，为什么？】不同物体下落的终端速度是不同的 ， 一般而言 ， 一个人的下落终端速度约为100m/s ， 而猫下落的终端速度约为50m/s ， 而蚂蚁只有1.7m/s左右 ， 所以相比人而言 ， 猫更不容易摔伤 ， 而蚂蚁则绝对不会摔伤 。
那么雨滴下落的终端速度是多少呢？雨滴的大小各不相同 ， 所以下落的终端速度也不尽相同 ， 比如一个直径为1毫米的雨滴 ， 它下落的终端速度约为2m/s ， 而一个直径为2毫米的雨滴 ， 下落的终端速度则可以达到4m/s ， 显然 ， 越大的雨滴 ， 下落的终端速度也就越大 ， 所以从理论上来讲 ， 只要雨滴足够大 ， 就可以把人砸死 ， 那么为什么没有足以把人砸死的雨滴从天上掉下来呢？我们知道雨的前身其实就是云 ， 云就是由诸多非常小的水滴聚合而成的 。
云之所以不会从天上掉下来 ， 是因为聚合成云的水滴是非常非常小的 ， 它们的直径往往只有10微米左右 ， 所以在地表的蒸腾作用和风的影响下 ， 它们就能够以云的形态飘浮在空中 。
但是 ， 当降雨的条件成熟时 ， 云中的雨滴开始相互碰撞融合 ， 体积逐渐增大 ， 当体积超过100微米时 ， 空气就托不住它们了 ， 于是它们开始下落 ， 在下落的过程中 ， 它们会和其它体积更小的雨滴发生碰撞 ， 并实现融合 ， 继续增大 ， 随着个头的增加 ， 它们下落的速度也会越来越快 ， 如果按照这个势头下去 ， 似乎确实会掉下足以砸死人的大水滴 ， 但问题是雨滴的增大也是有极限的 ， 原因还是空气的阻力作用 。 雨滴在下落的过程中 ， 会因空气阻力而逐渐变形 ， 随着体型增大、速度增加、阻力增大 ， 雨滴便会发生破裂 ， 重新变为多个小雨滴 。
变为小雨滴之后 ， 终端速度会骤然下降 ， 这些小雨滴会重新聚合增大 ， 之后再次破裂 ， 如此循环往复 ， 所以最终坠落地面的雨滴直径通常不会超过6毫米 ， 也就是说它的终端速度不会超过10m/s ， 所以雨滴自然也就不会砸死人了 。
雨滴不会砸死人 ， 这本质上是由雨滴下落的终端速度所决定的 ， 和雨滴的材质没有关系 ， 只要速度够快 ， 即便是一滴水 ， 也可以将人击穿 。 如果你接触过材料制造业 ， 那么一定听说过一种东西 ， 那就是水刀 ， 所谓水刀就是以水为刀 ， 本名为“高压水射流切割技术” ， 就是依靠高压所产生的速度 ， 用水来切割石材和金属 ， 虽然现在的水刀之中会加入一些石榴砂和金刚砂 ， 来提高切割速度 ， 但即便不加这些东西 ， 单单依靠速度 ， 水一样可以切开坚硬的石材和金属 。
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