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从飞机上扔下一个生鸡蛋,落地时鸡蛋是生的照旧熟的?

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小樱姿Lv.6 来自手机 显示全部楼层 发表于 2023-1-8 11:11:45 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
牛顿告诉我们,凡间万物都受到万有引力的影响,它就像一只无形的手,将质量较小的物体紧紧抓住,拽向质量较大的物体。在万有引力的作用下,每年都有很多小型天体被地球吸引过来。当它们进入大气层之后,在高速状态下与空气发生剧烈摩擦,产生高温高压,使周围的空气发生电离现象,并形成反弹激波作用于小型天体,使这些小型天体发生剧烈燃烧,或者直接瓦解成无数碎块。

绝大多数的小型天体在坠落到地面之前就会燃烧殆尽,只有很少一部分质地坚硬、质量较大的天体才会坠落到地面上,成为陨石。
以此推论,假如我们从飞机上扔下一个生鸡蛋,是否也会像小型天体那样经历一个剧烈的摩擦过程,然后变成一个熟鸡蛋呢?

要想答复这个问题,我们首先要清楚地界定飞机的飞行高度。我们通常所说的飞机,并不是指航天飞机,而是指一般的民航客机。航天飞机和民航客机的飞行高度有着天壤之别,航天飞机的飞行高度能达到200公里,而民航客机的飞行高度一般仅为8000~12000米。
为什么要界定飞机的飞行高度呢?因为在差别的飞行高度下,鸡蛋被扔下后面对的运气截然差别。这里我们只讨论民航客机的飞行高度,也就是以8000~12000米的高度为准。
在这个高度范围内,由于地球的热量重要来自于地面接收到的太阳的辐射能,所以间隔地面越远,受到地面的辐射越小,温度也就越低。一般而言,高度每上升100米,温度就要下降0.6℃。假设海平面的温度为20℃,那么万米高空(间隔地面10000米)的温度就是-40℃左右。

这样一来,从万米高空的飞机上扔下一个生鸡蛋,首先这个生鸡蛋会被冻住。鸡蛋重要由表面的一层硬壳、中心的一层蛋清和最内里的一层蛋黄构成,重要成分包括水、蛋白质、脂肪和维生素等,其实重要是水。
在-40℃的环境下,鸡蛋中的水分会结冰导致体积发生膨胀,进而撑破蛋壳,变成一个裂壳的冻鸡蛋。

然后我们再来看速率。在鸡蛋离开飞机的一刹时,它会有一个惯性,这个惯性就便是飞机的飞行速率。此外,这个鸡蛋还会受到垂直向下的地球引力、垂直向上的空气阻力和水平方向的空气阻力这三个力的作用。
在垂直方向上,假设这个鸡蛋的重量是50克,那么它受到的重力就约便是0.49牛。而空气阻力与速率的平方成正比,计算公式为1/2ρcv^2,方向和鸡蛋运动的方向相反。在这两种力的综合作用下,这个鸡蛋相对于飞机这个参照物而言,会先做向后下方的抛物线运动,然后再做匀速向下的运动。

假设阻力系数ρ取1.2kg/m^3,这个鸡蛋迎风面积取0.0013m^2。大抵换算一下,这个鸡蛋离开飞机的一刹时,就会受到约630牛的空气阻力。然而,鸡蛋在均匀受力的环境下,最多只能蒙受约333牛的力。因此,这颗鸡蛋假如没有被冻住,那么它从离开飞机的一刹时就会被空气阻力所击碎。
然而,这个鸡蛋是被冻住的,因此环境就变得复杂了。
末了,我们再来看能量。从万米高空坠落下来的鸡蛋,假如它到达地面的那一刻仍然没有破裂,那么它拥有的总能量就超过16万焦耳。这些能量在空气阻力的摩擦下假如全部转化为热量,那么这些热量能使鸡蛋的温度上升到700℃以上。这样的热量足以使整个鸡蛋烧为灰烬。当然,这是在单一因素作用下发生的事情,事实不大概云云单纯。

综合高度、温度、速率和能量这几种因素的影响,从飞机上扔下一个生鸡蛋,它首先会被冻住,然后蛋壳裂开,随着高度的低落、下落速率的加快,这个生鸡蛋的温度会逐渐升高。当它解冻以后,在空气阻力的作用下,这个鸡蛋很快就会彻底碎裂。
碎裂以后,蛋清、蛋黄与蛋壳分离,四散开来。那么,散开以后的蛋液在空气阻力的摩擦作用下会不会变熟呢?

答案是否定的。从高空中落下的雨滴,在坠落到地面上以后我们感受不到它是热的,原因是雨滴在重力与空气阻力的综合作用下会达到一个平衡速率,在这种速率下它与空气产生的摩擦力不敷以使雨滴的温度快速上升,更何况,在下落的过程中它还会与周围的空气发生热量交换、自身蒸发出去一部分热量。因此,通常环境下,落到地面上的雨滴不但不热,反而更凉一些,偶然候靠近冰点温度。蛋液落地的过程与雨滴雷同,因此它不会变熟。
综上所述,从万米高空的飞机上扔下一个生鸡蛋,落地之后一定照旧生的,尽管它早已面目全非。
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