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鸡蛋高空落下的动能计算(鸡蛋从4楼丢下去的冲击力计算)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2023-05-07 07:10:16作者:YD166手机阅读>>

一个鸡蛋看上去似乎并没有什么威力,但一个高速运动的鸡蛋就不一样了,原因很简单,因为一个物体的运动速度越快,它携带的能量就越高,威力也就越大,那么问题就来了,如果有一个鸡蛋以0.5倍光速撞向地球会有什么后果呢?下面我们就来讨论一下。

鸡蛋高空落下的动能计算,鸡蛋从4楼丢下去的冲击力计算(1)

这个鸡蛋能撞上地球表面吗?

众所周知,地球的大气层可以有效地阻止来自外太空的小天体撞击,通常情况下,那些个头较小的小天体它根本就无法抵达地面,而是直接在大气层中因为高温而化为灰烬,由于鸡蛋的个头实在太小,因此我们可以认为,这个鸡蛋也会同样如此。

鸡蛋高空落下的动能计算,鸡蛋从4楼丢下去的冲击力计算(2)

需要注意的是,虽然这个鸡蛋无法直接撞击地球表面,但是它却不会在大气层中无声无息地消失。从理论上来讲,如果真有一个以0.5倍光速飞行的鸡蛋撞向地球,那么届时的场面可能会很壮观。为什么这么说呢?我们接着看。

这个鸡蛋携带了多大的能量?

0.5倍光速大约为每秒15万公里,通常来讲,一个鸡蛋大约有60克,根据经典动能公式Ek = 1/2mv^2(m为质量,v为速度),我们可以计算出,这个鸡蛋具备了6.75 x 10^14焦耳的动能。但爱因斯坦告诉我们,在高速运动的情况下还应该考虑相对论效应,应该用下面这个公式来进行计算(公式中的m0、v、c分别为物体的静止质量、速度、光速)。

鸡蛋高空落下的动能计算,鸡蛋从4楼丢下去的冲击力计算(3)

所以我们还得再算一次,这次我们计算出的结果是,这个鸡蛋的动能为8.36 x 10^14焦耳,这是怎么概念呢?这样说吧,1克TNT炸药爆炸时所释放的能量为4184焦耳,换算下来就是,这个鸡蛋的动能大概相当于大约20万吨TNT炸药爆炸时所释放的能量。

可以想象的是,如此巨大的能量释放在大气层中,届时的场面当然会很壮观,然而它的威力却不只如此,因为这个鸡蛋还会引发核聚变

为什么会引发核聚变?

鸡蛋高空落下的动能计算,鸡蛋从4楼丢下去的冲击力计算(4)

地球大气层中的空气分子一直都在运动,在常温下,空气分子的平均运动速度大约为每秒460米,虽然地球大气层中的空气分子的平均运动速度会因为温度和分子量而发生差异,但大体上也差不了太多。据此我们可以看到,相对于一个以0.5倍光速飞行的鸡蛋来讲,大气层中空气分子的运动速度完全可以忽略不计。

这就意味着,这些空气分子根本就无法躲开这个鸡蛋,在这种情况下,鸡蛋前方的一部分空气分子中的原子,就会直接与组成鸡蛋的原子发生异常猛烈的撞击(另一部分则直接穿过鸡蛋),而由于鸡蛋的速度极快,这个撞击的力度也会高得惊人,以至于相撞的部分原子的原子核会融为一体,从而引发核聚变反应。

鸡蛋高空落下的动能计算,鸡蛋从4楼丢下去的冲击力计算(5)

每一次核聚变都会释放出强大的能量以及四处飞散的高速粒子,这些粒子又有可能会撞上附近的空气分子,引发又一次核聚变。尽管鸡蛋前方的核聚变能够起到一定的减速作用,但由于这个鸡蛋的速度实在是太快,因此这种核聚变反应将会持续地发生,直到这个鸡蛋彻底分解。

地面上的人可以看到什么场景?

在上述过程中释放的大量能量将会使这个鸡蛋,以及它附近区域的几乎所有的物质全部变成等离子体,从而形成一个迅速膨胀的高温等离子泡,同时释放出非常耀眼的可见光。

鸡蛋高空落下的动能计算,鸡蛋从4楼丢下去的冲击力计算(6)

所以地面上的人将会看到,在高空中瞬间出现了一个类似子弹形状的巨大云团,亮度可能比太阳还要高,而随着能量的急速扩散和减弱,这个云团的亮度将会急剧降低,从而转变成一个不断膨胀的火球,在此之后,这个火球的亮度将持续下降,并渐渐形成一团很壮观的“蘑菇云”。

需要指出的是,在这一幕壮观的场景中,还伴随强烈的冲击波以及大量的热辐射,但由于这一切都发生在地球大气层的上部,因此地面上的物体应该不会受到波及。

写在最后

综上所述,在地球大气层的保护下,即使是有一个以0.5倍光速飞行的鸡蛋撞向地球,也无法对地球造成什么严重的后果。不得不说,地球真的是生命的“福地”,而我们人类自诩为“地球的主人”,是不是也该好好珍惜一下地球呢?


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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