高空坠物|为什么说高空坠物非常危险？物理老师做实验了
较真要点：
高空坠物的危险性和坠物的重量、下坠的速度、减速的时间有关 。 首先 ， 坠物越重能量越大 ， 造成的伤害也更大 。 其次 ， 高度越高 ， 物体落到地面的速度也越快 ， 伤害也越大 。 最后 ， 如果减速时间很短 ， 没有足够的缓冲 ， 下坠物体对人体的冲击也会很大 。
查证者：杨碧旺丨德国布兰登堡州工业大学物理硕士
现在的住宅楼是越修越高 ， 高空坠物伤人以及人员坠楼的报道也常常见诸各种媒体 。 虽然很多人都知道高空坠物很讨厌 ， 但对其危险性可能还认识不足 。 今天我们就来用几个简单的实验告诉大家为什么高空坠物是“空中杀手” 。
【高空坠物|为什么说高空坠物非常危险？物理老师做实验了】
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一、影响高空坠物危害的因素之一：重量
牛顿发现万有引力定律 ， 据说是因为受到苹果落地的启发 ， 但是这个没有确切的史料证据 。 甚至还有人说是苹果掉到了牛顿的头上 ， 砸了个醍醐灌顶 。 不管怎么说 ， 我们应该感谢苹果 ， 如果是椰子或者榴莲 ， 那么砸头这个场景 ， 就很恐怖了 。 咱们不用砸头那么刺激 ， 可以先想象一下砸脚 。
比如我去买水果 ， 买了一袋鲜枣 ， 拎着回家 。
结果塑料袋不结实 ， 漏了 ， 一堆大枣砸到了我的脚面 。 要是光脚的话 ， 枣和脚直接接触 ， 估计会疼一下 ， 但是不至于受伤 ， 如果穿的鞋厚一点 ， 可能都不会有疼痛感 。
第二天 ， 我买了一袋苹果 ， 同样的塑料袋 ， 漏了 ， 拳头大的苹果砸到我的脚面 ， 嗯 ， 有疼痛感 ， 没准还会叫一两声 。
第三天 ， 我买了个西瓜 ， 运气真不好 ， 塑料袋又漏了 ， 还是砸到了我的脚面 ， 那就不是叫喊几声了 ， 即使忍住了 ， 也要从牙缝里吸几口凉气 。
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这就是因为重量的不同引起的伤害效果的不同 。 因为砸到脚的速度虽然是一样的 ， 但是重的东西具有的能量更大 ， 所以造成的伤害也就更大 。
二、影响高空坠物危害的因素之二：速度
高空坠物 ， 东西落下的地方越高 ， 落到地面上的速度也越快 。
为了让大家有个更直观地了解 ， 我们就拿苹果来举个例子算一下 ， 看看从不同的楼层（假设每一层楼高3米）掉落 ， 落地时的速度有多大 。
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这个表格的数据都是用简单模型（考虑了空气阻力）计算出来的 。 为求真实 ， 我还买了2公斤的Gala苹果（甜 ， 脆） ， 和同事实际操作了一下 ， 看看效果 。 每个苹果的重量大约在180克左右 。 我分别从2米 ， 3米和4米的高度释放苹果 ， 图片显示 ， 起始高度越高 ， 速度越大 ， 伤害也就越大 。 虽然4米的高度对苹果产生的伤害已经有点惨 ， 但是还可以接受 。
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我当然不会止步于4米 ， 我还找了一个10米的高度来释放苹果 ， 接近地面时 ， 速度能达到每秒钟14米左右 。 木板平放在地面 ， 原计划是让苹果砸到木板中间 ， 但是砸歪了 。 不过并不影响观看 。
后来我换了一个木板 ， 大约1厘米厚 ， 四角安上支撑块 。 我们发现了有趣的现象 ， 苹果被高高的反弹 。
同事说苹果不够硬 ， 不过瘾 。 于是我找了一个椰子 ， 重287克 ， 目标还是那一个四角有支撑的木板 。
可惜椰子砸在了木板边上 ， 椰子自己完好无损 ， 不过木板却是被砸坏了 。
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损坏的木板
同事说超市还有大西瓜 ， 大概有10公斤 。 我说今天时间不早了 ， 就算了吧 。
实验表明 ， 从10米的高度 ， 也就是大概4层楼掉落的苹果 ， 冲击力就已经不容小觑了 ， 更别说是坚硬的椰子和更重的西瓜等等了 。
三、影响高空坠物危害的因素之三：减速时间
要接住一个运动的东西 ， 必须承受它带来的冲力 。 人接触到这个运动物体以后 ， 减速时间（也就是缓冲时间）越长 ， 人要承受的冲击力就越小 ， 造成的伤害也就越小 。 下面动图中接西瓜的大哥 ， 手碰到西瓜以后 ， 胳膊明显的回缩 ， 就是为了减少冲击力 。 如果没有回缩 ， 硬生生的去接西瓜 ， 那么不是手受伤就是西瓜受伤 。
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水果摊贩在轻松地接西瓜
消防队员为了接跳楼者而准备的消防救生气垫 ， 就是为了缓冲 。 增加减速距离的同时 ， 也就增加了减速的时间 ， 使作用到人体的冲击力不会太大 。 这个气垫也不是把气充的鼓鼓的 ， 把它封死不漏气 ， 而是一直有鼓风机往里送气 。 这样人掉到上面 ， 强大的冲击力把里面的空气从鼓风机这个开口处给挤出去 ， 也实现了缓冲距离和缓冲时间的增加 。 如果把气充满密封 ， 气垫反而没有了变形的余地 ， 就会变得“很硬” ， 失去了缓冲的意义 。
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坠物的速度越大 ， 需要的缓冲时间和缓冲距离也就越长 。 当坠物下落到离地面很近 ， 速度很大的时候 ， 在现实中就已经没有可以挽回的余地了 。 所以消防救生气垫也不是万能的 ， 它针对的跳楼者一般都是20米以下的高度 。 对于超过20米的高度 ， 由于坠物速度太快 ， 消防救生气垫就无法提供足够的缓冲距离了 。
动画片里 ， 有美女坠楼 ， 超人横飞过来 ， 在美女砸到地面前的瞬间把人抱走 ， 这样的场景是不科学的 。 超人是超人 ， 身体结实 ， 但是美女是凡人 ， 身体承受不了在竖直方向上瞬间静止所带来的巨大冲击力 ， 很可能会被超人钢铁般的手臂截成三段 。 所以科学的救人方式是在足够高的高度就把人抱上 ， 慢慢减速落到地面 。
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四、 如果有人坠楼 ， 徒手接人可以吗？
了解了上面这些基本知识 ， 现在可以讨论一下别的问题了 ， 比如徒手能不能接住人 ， 撑床单救人可不可行 。 为了便于理解 ， 我不使用物理上的力的单位牛顿 ， 而是用我们便于理解的公斤 。
假设一个儿童体重20公斤 ， 从10米（约4层楼高）的高度掉落 ， 假设我在孩子离地1.5米的地方开始接触孩子 ， 此时孩子速度大约为每秒13米 。 假设缓冲时间为0.3秒 ， 那么我要承受孩子的冲力87公斤和他本身的重量20公斤 ， 加起来是107公斤 。 也就是说 ， 20公斤的孩子落下来 ， 我要拿107公斤的力气去接 。 我自认为我的身板还没有达到能接孩子的要求 。 即使我自己身体结实了 ， 孩子自己能不能承受得住那87公斤的冲击力 ， 也是个问题 。 而且我还要利用身体的灵活性和稳定性 ， 接触到孩子以后 ， 手臂跟着孩子一起下落 ， 充分利用缓冲距离 ， 减少冲击力 。 这一系列的动作 ， 有很高的技术要求 。 而实际情况不会这么简单乐观 。
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网上也有报道 ， 某人为了接跳楼轻生者而搭上了自己的性命 ， 就是因为跳楼者太高了 ， 落地时速度太快 ， 冲击力太大 ， 跳楼者和接人者都无法承受而丧命 。
那么撑床单救人可不可行呢？假设有10个人去接上面的这个孩子 ， 那么每个人只需要提供十分之一的力量就可以了 ， 也就是10.7公斤 。 看数字似乎是可行的 ， 不过考虑到床单是撑开的 ， 而救人者拽床单的力量是水平的 。 当孩子落到床单上的时候 ， 水平方向需要的力量是数倍于竖直方向的冲力 。 所以床单很容易脱手 。 即使不脱手 ， 巨大的冲击力很可能也会把床单撕裂 。 所以依然要注意的是 ， 要像接西瓜大哥一样 ， 充分利用缓冲距离 ， 跟着孩子一起下落 ， 减少冲击力 。 不过现实中的热心市民很难在短时间掌握并配合 。
我们只讨论了10米的高度和20公斤的孩子 ， 就有很多注意事项和很高的技术要求 。 如果更高更重更快 ， 就更危险 ， 可挽回的余地也就更小了 。
总之 ， 高空坠物的危险性主要和坠物的重量、速度、减速时间相关 ， 而实际情况中我们要营救坠楼的人的话 ， 也要在保证自身安全的情况下科学施救 。
本文编辑：yhxi
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