蚂蚁从高空坠落到底会怎样（蚂蚁从万米高空跌落地面）

这是一个有趣的问题，分析它需要用到物理学原理，其中还有一些空气动力学的公式与计算。如果你对公式不感兴趣，这没关系，你只需要知道结论就好啦！

我忍不住要先剧透一下结局：这只可怜的蚂蚁会死掉，但它不是摔死的。

如果蚂蚁掉下飞机

为什么呢？

蚂蚁是一种顽强的生物

最早的蚂蚁标本是在一块缅甸琥珀中发现的，科学家们测定它已经有9900万年的历史。根据推算，早在1.68亿年前，蚂蚁就已经在地球上出现，到今天地球上除了南极洲和一些极寒孤岛之外，可以说到处都有各种蚂蚁存在。蚂蚁的种类超过1200种，总数以千万亿计，平均每个人至少可以分到100万以上的蚂蚁。

蚂蚁有一副坚硬的外骨胳

既然蚂蚁有这么多，牺牲一只也无妨，所以我们还是先抓一只蚂蚁坐上飞机来做这个实验吧。

这只参与实验的蚂蚁很普通，它大约2毫米长，25毫克重。由于身披一层坚硬的外骨胳，蚂蚁可以举起比自己重几十倍的物体并拖到窝里去，所以说它是个名符其实的大力士。也正因为有这一身盔甲，蚂蚁不怕摔，要是不小心从树枝上跌落下来，它顶多也就是掸掸灰尘然后该干嘛干嘛。

蚂蚁很小

自由落体？

每当说起什么东西从高处下落，有些人就会很自然地想起自由落体运动，因为重力加速度g是一定的，他们会将高度h代入公式算出时间t，和落地时的末速度v。

对于高中生来说这很容易，不是么？

幸运的是这样的生搬硬套大错特错，不然雨点掉下来也能把人砸晕。

地球表面包裹着稠密的大气，我们生活在空气中，你挥挥手就能感觉到它。空气是流体，它对在其中运行的一切物体都存在阻力。

这很重要。

自由落体

当我们松开一个篮球，它的下落基本符合自由落体公式，这是因为篮球很重，短距离内空气阻力对它的影响不明显。如果你扔的是一根羽毛，或者将篮球从摩天大楼顶上丢下来，就能很容易观察到空气在发挥阻碍作用。这时候就不能再用自由落体公式，而需要引入空气阻力方程。

空气阻力方程

姿势决定速度

讲到这里你应该明白了，咱们的小蚂蚁从天上掉下来时并不是做自由落体运动，因为存在空气阻力，蚂蚁的身板儿太小，它下降的速度实际要慢得多。

到底有多慢呢？这需要通过计算。

在讲蚂蚁之前，我们先来说说人。因为从天上跳下来的事儿蚂蚁不常干，倒是人类经常这么玩。没错，我讲的不是跳楼，而是跳伞。

无论是伞兵还是花样跳伞运动员，他们最擅长干的事就是从飞机上跳下来。每一个跳伞者都明白，在这个过程中姿势决定速度。如果你想更快到达地面就大头朝下；若想有更多的时间呆在空中，就需要张开四肢面向大地（背对着也行），这样你的投影面积（上面公式中的A）达到最大值，空气阻力（F-air）更大，你下落的速度也就更慢。

跳伞运动员的姿势

其实这个动作不只有人知道，小猫也会做这个动作。当猫从空中跌落时，它会翻转身体舒展四肢，使自己的面积足够大，以获得更多的空气阻力。

这或许就是猫有“九条命”的真正原因吧，它更懂物理和飞行技巧。

小猫舒展身体以增大空气阻力

蚂蚁下落的速度有多快？

当舒展四肢下落时，跳伞运动员可以在不开伞的情况下将下落速度保持在50~60米/秒，而小猫的最终速度大约为27米/秒，比人要慢得多。

什么是最终速度？它是由空气阻力造成的，在阻力作用下，物体不会一直加速，它最后会以一个相对固定的速度匀速下降。在达到最终速度时，你在空中的感觉就像是趴在一张舒适的空气垫子上。这意味着你受到的重力Fg与空气阻力Fd相等。

蚂蚁在空中的简单受力情况

因为 Fg = mg

Fd的值符合上面的空气阻力方程： Fd 就是 Fair

所以最终速度：

最终速度方程

经过计算，蚂蚁下落的最终速度v大约只有1.8米/秒。

事实上蚂蚁在开始下落的几十厘米距离内就可以达到最终速度，并且如此慢的下落速度对于包裹着坚硬盔甲的蚂蚁来说，它落到地面的冲击力实在算不了什么，因此蚂蚁不会受到任何伤害。

但是且慢

在1万米的高空还有一个恶劣的因素我们必须要考虑，那就是这里的温度。

古人云“高处不胜寒”，离开地面越远，受到的地面热辐射越少，温度也越低。一般来说在万米高空的气温往往低至零下50℃，这对于蚂蚁来说无疑是致命的。也就是说，你在地面迎接的是一只死蚂蚁，它不是摔死的，而是一出机舱就被冻死了。

可怜的蚂蚁！

总结：

我们通过一只蚂蚁从万米高空的下落过程了解到空气阻力对于下落物体的作用。

在自由落体过程中，物体的质量和体积并不会影响下落速度，一吨重的铁球与一克重的羽毛下降速度是相同的。一旦有空气阻力的加入，这些要素就必须加以考虑了。

空气对下落物体存在一个向上的拖曳力，拖曳力的大小与物体的投影面积相关；当空气阻力与物体重力相当时，物体就不会再加速，而是以一个相对稳定的速度向下运动，这个速度被称为最终速度（终极速度）。

某种物体掉落的速度曲线示意图

蚂蚁的最终下降速度大约是1.8米/秒，以这个速度砸向地面对于蚂蚁来说完全不会构成伤害，但它会被万米高空的超低温度冻死。

如果我们将这只蚂蚁从摩天大楼上扔下来，它会安然无恙，空气阻力和身上的盔甲为其提供保护，落地之后它会跟什么事都没发生过一样，继续逍遥自在地活着。

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