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从多高处摔到水中会死掉?

2021-08-05  大科技杂...

我们常在影视剧中看到主角从悬崖落下的场景,看似必死无疑的局面却总会掉到下方的河水里捡回一条命。那么从高处落到水里是不是安全的呢?高空落水怎样更安全?

多高落水有危险?

跳水是一项国际公认的竞技运动,运动员们最高能从10米跳台上起跳,在空中完成一定动作,并以优雅的姿势落入水中,这对他们的身体健康毫无影响。但如果将水面换成陆地,一个人从相当于三至四层楼高的10米跳台上跳下至少会摔断腿,为什么坠入水中比陆地更安全呢?

极限跳水运动(危险动作请勿模仿)

其实,我们摔落在水面或地面上,之所以会受伤是因为受到了接触面的反作用力,反作用力越大,身体受到的伤害就越大。反作用力指的是你向对方施力时,对方反馈给你的大小相等、方向相反的力,当你用手掌掴别人时自己的手掌也会痛就是受到了反作用力。而掉落到水面上时,因为水是液体,有流动性,只要落水速度不是很快,水就有时间把撞击的作用力传递到周围,这样水面给人的反作用力就变小了,对人体的伤害也就不如地面那么大。

但是水的“温柔”是有限度的。人体在进入液体时,需要排开部分液体,占据一些空间,而这需要一定的时间。随着高度的增加,人体入水速度变快,液体被排开的时间也越来越短,能排开的水体积减少,剩下的水势必形成一定的阻力,而且这种阻力随着速度的增加而急剧增大。跳水近似于自由落体运动,根据物理公式,我们可以计算出从不同高度跳入水中所用的时间和落水时的速度:从10米处往下跳,落水速度约为50.4千米/小时,时间大概需要1.4秒;从40米的高度跳下来,落水速度翻倍为100.8千米/小时,时间同样翻倍,约为2.8秒;但从80米的高度跳下来,速度增加了近一半,为142.6千米/小时,落水时间却只加了0.5秒,只需要3.3秒。随着跳水高度的增加,速度增加的程度远大于落水时间的增加,这样,人体落水时就来不及将水排开,水反馈给人的反作用力就会大大增加,水面就会变得像水泥地那么坚硬了。

运动员在练习高空跳水(危险动作请勿模仿)

那么从多高掉入水中,会有危险呢?根据跳水冲击力的计算公式,从10米高处下落,冲击力可达人体重的5倍。也就是说,一个体重50千克的人从10米高跳下,入水时受到的冲击力约相当于被一个体重250千克的人压倒。人体的不同部位能承受的压力是不同的,其中最脆弱的部位是人的头部,它的最大承受力为22.8千牛,能承受的最大加速度是82.6个重力加速度,代入公式中算得50千克的人的极限跳水高度仅为20米。

高空跳水有技巧

不过,专业的跳水运动员往往能从更高的地方跃入水中,目前最高的跳水记录由瑞士的拉扎罗·夏勒创造,他从58.8米的高空跳下也毫发无伤。如果我们能像跳水运动员那样掌握一些技巧,跳水高度和存活可能性也能大大增加。

首先要保持较轻的体重。我们在空气中下坠时,会受到空气阻力的作用,空气阻力在一定程度上减小了下落速度,当重力和空气阻力相等时,最终落水速度就确定了。而体重越大,重力就越大,用于减速的空气阻力却不会相应增加,这样落水速度就会比体重轻的人要更高。而且,体重大的人一般体表面积也较大,会造成更大的入水冲击力。

其次要训练落水的姿势。人在落水时受到的伤害和人入水时的面积有关,入水面积越大,人体受到的伤害也随之增加。比如水平砸到水面上,让背部、腹部等先入水,由于和水的接触面积大,会给排水带来很大的阻碍,这样身体就会受到很大的冲击力,给内脏带来极大的伤害。专业运动员会让手指先入水,由于接触面小,不会对排水造成阻碍,当落进水池时,必须确保自己的双脚先“着陆”,并且身体还必须保持绝对紧张和笔直的状态。这样,人体所承受的只有头顶的微小水压和水流摩擦皮肤的伤害,这些几乎可以忽略不计。

高空跳水危险重重,在没有足够了解和训练之前,我们还是不要轻易尝试。

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