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一张大布能救命?降落伞让人慢慢落下的小秘密

看完这篇你会知道降落伞减速靠的不是魔法,而是面积、形状和空气压力的精妙配合

从飞机上跳下来,自由落体的速度能达到每小时200公里——大概是高速公路上汽车速度的两倍。但只要拉开降落伞,几秒钟内就能减速到像骑自行车下坡那么慢。一块布,怎么做到这件事的?

为什么没有伞的时候人会越掉越快?

你从高处跳下去的那一刻,重力就开始拼命"拉"你往下。空气虽然也会"顶"着你,但你的身体面积太小,这点阻力根本不够看,于是你就像石头一样越落越快。这个往下的力和往上顶的力之间的差距,决定了你下落的速度。人体的形状又细又长,空气能"推"的面积非常有限,就好像用一根手指去顶一辆滚下山的货车,几乎没什么用。

但空气阻力有一个特性:你速度越快,它对你的阻力就越大。没有伞的跳伞员最终会在大约200公里每小时左右达到"平衡"——也就是重力和空气阻力打了个平手,不再继续加速。问题是,这个速度落地的话,基本上……你懂的。

一把大伞是怎么把速度拉下来的?

降落伞打开的瞬间,发生了一件关键的事:你和空气"接触"的面积,一下子从半个人那么大,变成了几十平方米——相当于一个小型客厅的地板。面积越大,空气能"推"的力就越大。就像你把手掌放在车窗外,你会感受到风在使劲往后推你的手;但如果你换成一块大纸板,风推的力气能大几十倍。

降落伞的伞面是半球形的,这个形状不是随便选的。半球能像碗一样"兜住"空气,空气跑不出去,只能在里面堆积、形成压力,从下面顶着伞面。这股压力再传到绳子,再传到你身上,就变成了一股巨大的向上的力。重力还是那个重力,但现在有个"大碗"帮你扛着,所以你下落的速度就慢下来了,最终稳定在大概每小时20公里左右——差不多就是慢跑的速度,这样落地才不会受伤。

伞为什么不能做得无限大?

有人可能会想:那把伞做得越大越好呗,最好大到直接飘在空中。现实没那么简单。伞太大了,布料太重,反而会把自己压下去;而且巨型伞充气之后会像气球一样左右乱飘,根本没法控制方向,你可能漂到海里或者悬崖上。现代降落伞在伞面上还专门开了一些小孔,让一部分空气从顶部漏出去,这样伞就能保持稳定,不会乱摇晃。这些小孔是设计师故意留的,不是破洞。

另外,军用和跳伞运动用的很多已经不是圆形伞了,而是长方形的"翼伞",形状更像飞机机翼,人可以像开滑翔机一样控制前后左右,精确降落在指定地点。

有趣的是,蒲公英的种子用的正是同一个原理——一把毛茸茸的"小降落伞",让它能随风飘出几公里之外。大自然比人类早"发明"这个技术,不知道早了多少万年。