Wenn ich aus einem aufrecht stehenden Flugzeug direkt ins Meer springe, warum ist das dasselbe wie direkt auf den Boden zu springen?
Wasser ist im Gegensatz zum Boden eine Flüssigkeit, daher würde ich erwarten, dass ich, wenn ich direkt ins Wasser eintauche, aerodynamisch in das Wasser eindringt und dann im Wasser verlangsamt wird.
Wenn Sie ins Wasser gehen würden, müssen Sie „das Wasser aus dem Weg räumen“. Angenommen, Sie müssen 50 Liter Wasser aus dem Weg räumen. In kürzester Zeit müssen Sie dieses Wasser um einige Zentimeter bewegen. Das heißt, das Wasser muss erst in dieser kurzen Zeit beschleunigt werden, und wenn Sie in dieser kurzen Zeit 50 kg Materie mit Ihrem eigenen Körper beschleunigen, verformt sich Ihr Körper, egal ob die Materie fest, flüssig oder gasförmig ist.
Der interessante Teil ist, es spielt keine Rolle, wie Sie ins Wasser gehen – es ist nicht wirklich relevant (in Bezug auf den Tod), in welcher Position Sie mit hoher Geschwindigkeit ins Wasser gehen. Und Sie werden Ihre Geschwindigkeit im Wasser verlangsamen, aber zu schnell für Ihren Körper, um mit den Kräften von verschiedenen Teilen Ihres Körpers Schritt zu halten, die zu unterschiedlichen Zeiten abgebremst werden.
Grundsätzlich mache ich eine sehr grobe Schätzung, ob es töten würde, nur unter Berücksichtigung eines Faktors, dass das Wasser wegbewegt werden muss. Und schlussfolgern, dass es immer noch töten wird, also versuche ich nicht einmal, all die anderen Möglichkeiten zu finden, wie es töten würde.
Update - überarbeitet :
Einer der bei der Schätzung ausgelassenen Effekte ist die Oberflächenspannung.
Es scheint keinen relevanten Teil der Kräfte zu verursachen - der Beitrag ist vorhanden, aber vernachlässigbar klein. Das hängt von der Größe des Objekts ab, das ins Wasser kommt – bei einem kleinen Objekt wäre das anders.
(siehe Antworten von Wie viel der Kräfte beim Eintritt in Wasser hängt mit der Oberflächenspannung zusammen? )
Sehen wir es uns anders an: Sie bewegen sich nur von einer Flüssigkeit zur anderen. Klingt harmlos, oder? Gemäß der Spezifikation des Problems sind wir mit Endgeschwindigkeit, wenn wir auf das Wasser treffen. Die Widerstandskraft (in beiden Medien) beträgt ungefähr:
Sie können sich vorstellen, dass alles bis auf den Dichteterm gleich ist, wenn Sie anfänglich vom Medium Luft zu Wasser wechseln. Das ist nicht ganz genau, weil das sehr unterschiedliche Reynolds-Zahlen sind, aber für hier ist es gut genug.
Das bedeutet, dass sich die Kraft (und dementsprechend die Beschleunigung) einfach um denselben Faktor ändert, um den sich die Dichte ändert. Wir wissen auch, dass die ursprüngliche Beschleunigung aufgrund des Luftwiderstands 1 g betrug, um der Schwerkraft perfekt entgegenzuwirken, was die Definition der Endgeschwindigkeit ist. Das führt zu einer einfachen Abschätzung der Beschleunigung beim Auftreffen auf das Wasser. Ich nehme an, wir sind auf Meereshöhe.
Die maximale Beschleunigung, die eine Person tolerieren kann, hängt von der Dauer der Beschleunigung ab , aber es gibt eine Obergrenze, die Sie nicht (ohne Tod) für eine beliebige Zeitdauer tolerieren werden. Sie können aus der Literatur zu diesem Thema ersehen, dass die Grafiken der NASA nicht einmal die Mühe machen, über 100 g zu gehen.
Beachten Sie, dass Ihnen ein anmutiger Tauchereinstieg nicht hilft - das liegt daran, dass eine aerodynamische Position auch die Geschwindigkeit erhöht, mit der Sie treffen.
Erwägen Sie, in ein Schwimmbad zu springen. Mach eine Fassrolle (sorry, ich meine Kanonenkugel, die ist mir einfach rausgerutscht). Es macht Spaß, Sie steigen schön ins Wasser und machen einen großen Spritzer, wobei Sie wahrscheinlich Ihre Schwester dabei durchnässen (das wird sie lernen). Machen Sie jetzt einen Bauchschlag. Nicht so lustig. Sie verdrängen genau die gleiche Menge Wasser in der gleichen Zeit, aber dieses Mal gibt es viel mehr Schmerzen und Sie kommen mit roter Haut und vielleicht einigen blauen Flecken davon. Der Unterschied? Mit einem Bauchklatscher decken Sie mehr Fläche ab als mit einer Kanonenkugel.
Bei extremen Geschwindigkeiten wird Sie das Beschleunigen der Wassermasse Ihres Körpers sowieso töten. Was Sie jedoch tatsächlich umbringt, ist das Auftreffen auf die Oberfläche. Tauchen Sie Ihre Hand in Wasser ... ganz einfach. Jetzt schlagen Sie auf die Oberfläche ... es ist, als würden Sie (fast) auf den Tisch schlagen. Druck, der durch das Brechen der Oberfläche verursacht wird, lässt Wasser auf kürzeren Zeitskalen fester wirken, weshalb man sagt, dass das Auftreffen auf Wasser mit hoher Geschwindigkeit wie das Auftreffen auf Beton ist; In diesen kurzen Zeiten ist es tatsächlich wie Beton!
Die Meeresoberfläche ist nicht so hart wie der Boden, aber wenn Sie aus einem Flugzeug fallen, würden Sie mit einer so hohen Geschwindigkeit darauf treffen, dass der Druck Sie höchstwahrscheinlich töten oder sehr ernsthafte Schäden verursachen würde.
In Anbetracht des Luftwiderstands wäre die Endgeschwindigkeit eines Menschen kurz vor dem Erreichen des Wassers höchstens einige .
Wenn Sie wiegen , das wäre eine kinetische Energie von
Das ist eine Menge Energie, genug, um viele Teile Ihres Körpers zu zerquetschen, selbst wenn Sie auf Wasser landen. Wie bereits erwähnt, können sich die Wassermoleküle aufgrund der hohen Geschwindigkeit nicht so ausweichen, wie sie es tun würden, wenn Sie aus geringerer Höhe gefallen wären. Sie treffen also im Grunde genommen auf eine halbfeste Oberfläche und all diese Energie kommt als (normale) Reaktionskraft zu Ihnen zurück .
Ich bin kein Physiker. Also gehe ich sehr vorsichtig vor, um hier eine Frage zu beantworten ... :)
Ein physikalisches Beispiel, das helfen kann, dies zu erklären, ist das Springen von Felsen. Wenn Sie einen Felsen überspringen, „prallt“ er bei hohen Geschwindigkeiten vom Wasser ab. Schließlich wird es langsam genug, um nicht mehr zu springen, sondern im Wasser zu „sinken“.
Stellen Sie sich Ihren Körper vor, der dasselbe tut. Ihr Körper wird bei dieser anfänglich hohen Geschwindigkeit nicht im Wasser versinken wollen, da Ihr Körper das Wasser einfach nicht schnell genug verdrängen kann. Es gibt also eine Kraft, die auf Ihren Körper zurückwirkt.
Für einen Stein keine große Sache. Für einen Sack lebenden Fleisches und Blutes und Gehirns wird es nicht hübsch aussehen.
Wenn du schnell genug fährst, können die Wassermoleküle einfach nicht schnell genug aus dem Weg gehen, um weich zu landen.
BMS
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