氦气球降落伞 - 数学史 我爱数学网-数学爱好者的家园-中国专业化的数学论坛之一

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[数学史话] 氦气球降落伞

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发表于 2014-10-24 09:42:30 | 显示全部楼层 |阅读模式

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提问:

  如果我背着几罐氦气以及一个巨大的未充气的气球从飞机上跳下来会怎么样?我在下坠的过程中给气球充氦气,那么我需要从多高的高度跳下来才能使得气球能将我减速到可以安全落地的速度呢?

  —— Colin Rowe

  回答:

  虽然这听上去有点滑稽,不过这种方法还是……可行的。

  从极高的高度跳下来是非常危险的。[来源请求]一个气球确实能够保证你摔不死,但派对上常用的那种气球显然不行哈哈。

避免高速触地毫无疑问是保证存活的关键所在。正如一篇医学论文[1]所说的那样:

  很显然触地速度,或者说下落的高度本身并不致命……但极大的速度变化率(比如你从10楼摔到底楼的水泥地上)可就是另一回事儿了。

  ……这个表述太过啰嗦,还是古语来的简洁:“害死你的不是下落过程,而是最后的突然停止。”

  为了能产生降落伞那样的效果,充满空气而不是氦气的气球的直径需要有10到20米——这么大的体积光靠便携式的储气罐可是充不满的。虽然用一个马力强劲的风扇可以用环境空气把气球充满,但这样你还不如直接用个降落伞呢。

  氦气

  有了氦气,事情变得容易多了。

  用不了几个氦气球就能把人“抬”起来。1982年,拉里·沃尔特斯在庭院椅上绑上了许多气象气球,拉里乘着他的“飞椅”升到了几千米高的空中,并横跨了洛杉矶。在飞越了洛杉矶国际机场空域后,他用随身携带的气枪打爆了几个气球并得以降落。

  他刚一降落就被逮捕了,但当局苦于找不到罪名给他定罪。那时,美国联邦航空管理局(FAA)的安全监察员告诉《纽约时报》说:“我们知道他肯定违反了《联邦航空法》中的某些条款,等我们决定了他到底违反了哪些条款,他自会受到处罚。”[2]

  一个相对来说较小的氦气球(当然比降落伞要小)能够使你的下落速度降到足够低,但它和派对用的气球比起来还是要大很多的。目前最大的可租用的民用氦气箱的容积大约在250立方英尺左右,而你至少需要10个这样的储气箱才能填满能够载着你飞起来的气球。

  你的动作必须得非常迅速。压缩氦气罐一般来说外表光滑,而且非常重,这意味着它的下落末速度非常高。你只有几分钟的时间来把气球充满。(你可以用完一个扔一个……)

  你没法通过增加下落高度的方法来争取更多的时间。因为上层大气层非常稀薄,任何从平流层以上掉下来的东西都会加速到极高的速度,直到它冲入下层大气层之后速度才会降下来。小到陨石,大到菲利克斯·保加拿都是如此。[4]


但如果你能很快把气球充满(比如把好几个气罐同时连到气球上),那么还是能降低下落速度的。但记得别用太多的氦气,不然你就要像拉里·沃尔特斯那样无助地漂在1.6万英尺(约5000米)高空了。


(部分素材来源于互联网,如涉及版权请及时联系我们,我们将在48小时内及时答复。)

<转载于培杰国际数学文化>


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发表于 2015-3-6 18:35:01 | 显示全部楼层
长知识了
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