Würde eine 15 cm große Person bei einem Sturz aus großer Höhe dem sicheren Tod entgegensehen?

In Mary Nortons The Borrowers Aloft sind die Kreditnehmer in jeder Hinsicht wie Menschen, mit Ausnahme der Größe – die normale Körpergröße eines Erwachsenen beträgt 15 cm. Eine dreiköpfige Familie wird von einem Menschenpaar gefangen genommen und auf einem Dachboden untergebracht, wo sie leben sollten, bis das Paar eine Vitrine herstellen konnte, um sie darin zu präsentieren. Sie stoßen auf einen Artikel in einer Zeitung über Ballonfahrten und geben danach alles aus ihre Zeit allein, um eine gasgefüllte Ballonvorrichtung (wie einen Heißluftballon) herzustellen, um darin zu entkommen.

[O]n diesem ersten freien Flug bis zur Decke … Predigt [hatte] den fatalen Fehler gemacht, aus dem Korb zu springen, sobald er den Boden berührte. Mit beängstigender Geschwindigkeit waren Pod und Arrietty wieder in die Höhe geschossen und mit einer Wucht an der Decke aufgeschlagen, die sie beinahe aus dem Korb geschleudert hätte, während Homily unter Tränen die Hände unter ihnen rang. Selbst bei weit geöffnetem Ventil dauerte der Abstieg lange, und Pod war sehr erschüttert.

„Du musst daran denken, Homilie“, sagte er ihr ernst, als der Ballon, der wieder an der Spieluhr verankert war, sich langsam entleerte, „du wiegst so viel wie ein paar Gladstone-Taschenschlüssel und anderthalb Rollen Tickets. Nein Der Passagier muss immer versuchen, das Auto oder den Korb zu verlassen, bis die Hülle vollständig zusammengeklappt ist. Er sah sehr ernst aus. „Wir hatten Glück, eine Decke zu haben. Angenommen, wir wären im Freien gewesen – weißt du, was passiert wäre?“

„Nein“, flüsterte Homilie heiser, trocknete sich mit dem zitternden Handrücken die Wangen und schnupperte ein letztes Mal.

„Arrietty und ich wären auf 20.000 Fuß hochgeschossen, und das wäre unser Ende gewesen …“

„Oh je...“, murmelte Homilie.

"In dieser großen Höhe", sagte Pod, "würde sich das Gas so schnell ausdehnen, dass es die Überdachung sprengen würde." Er starrte sie vorwurfsvoll an. „Es sei denn natürlich, wir hätten die Geistesgegenwart gehabt, das Ventil zu öffnen und es während des ganzen Ansturms nach oben offen zu halten. Selbst dann, als wir mit dem Abstieg begannen, würden wir zu schnell absteigen. Wir müssten Werfen Sie alles über Bord – Ballast, Ausrüstung, Kleidung, Lebensmittel, vielleicht sogar einen der Passagiere –“

"Oh nein...", keuchte Homilie.

"--und trotz alledem", schloss Pod, "würden wir wahrscheinlich trotzdem abstürzen!"

Hier ist meine Frage: Bei fast zwölf Mal kleiner in jeder Dimension hätte ein Kreditnehmer ungefähr 1500 Mal weniger Masse als ein Mensch. Hat Pod Recht, dass ein Sturz aus großer Höhe ("20.000 Fuß", obwohl sie vorher herausspringen könnten) sicherlich "das Ende" von ihnen wäre? Ich gehe davon aus, dass ihre Einbauten pro Masse ähnlich funktionieren wie unsere.

Bezogen auf die Bemerkung in Klammern am Ende: physical.stackexchange.com/q/214

Antworten (1)

Nehmen wir an, der Luftwiderstandsbeiwert für die Kreditnehmer ist derselbe wie für einen Menschen. Die Widerstandskraft hängt von der Geschwindigkeit und der Fläche ab, die 144-mal kleiner sein wird, wenn Ihre Annahme von "zwölfmal kleiner in jeder Dimension" richtig ist.

F D = 0,5 ρ v 2 S C D = 0,5 ρ C D v 2 S H u M A N 144

Für die Endgeschwindigkeit entspricht das Gewicht der Widerstandskraft. Ich gehe davon aus, dass die Gravitationsbeschleunigung von 0 bis 20.000 Fuß gleich bleibt. Unter der Annahme, dass ihre Dichte der unseren entspricht, wird ihre Masse gleich sein ( 12 × 12 × 12 ) 1 = 1728 1 mal unsere.

M G = 0,5 ρ C D v 2 S H u M A N 144 M H u M A N 1728 G = 0,5 ρ C D v 2 S H u M A N 144 v 2 = 144 1728 2   M H u M A N   G ρ C D S H u M A N v 2 = 1 12 v H u M A N 2 v = 0,2887 v H u M A N

Diese groben Berechnungen zeigen, dass die Endgeschwindigkeit eines Kreditnehmers etwa 29 % der eines Menschen betragen würde (29 % von 200 km/h = 58 km/h), was immer noch verdammt schnell ist (fragen Sie die Insekten, die wann auf Ihrer Windschutzscheibe sterben Sie fahren auf einer Autobahn).

Knochen macht sich wirklich gut in Kompression; Eine geringere Größe erhöht tatsächlich die Überlebenschancen einer Kreatur. Aus welcher Höhe muss ein Kreditnehmer zum Sterben fallen gelassen werden?
@PipperChip: Nun, das ist jetzt nicht wirklich eine Physikfrage , oder? Es gab Fallschirmspringer, deren Fallschirme versagten, die aber trotzdem überlebten, daher weiß ich nicht, ob Ihre Frage beantwortet werden kann.
In einer Sendung von PBS Nature, die ich kürzlich gesehen habe, sprachen sie über Waldenten. Brautenten nisten in Löchern in Bäumen. Ungefähr 2 Tage nachdem die Küken geschlüpft sind, fliegt die Vogelmutter den Waldboden hinunter und ruft nach den Küken, die aus dem Baum springen und über 20 Fuß auf den Waldboden fallen, woraufhin sie aufstehen und die Vogelmutter finden. Sie wiegen in der Größenordnung einer Unze. Die 12-fache Skalierung ergibt eine 100-Pfund-Person. Nun, Entchen haben Daunen, die den Luftwiderstandsbeiwert erhöhen können, und erreichen vielleicht nicht die Endgeschwindigkeit in 30-ungerade Fuß. Aber ein echtes Beispiel für kleine Kreaturen, denen es gut geht.
Ja, ich frage mich, wann dies in die Biologie übergeht, aber der zweite Punkt, den wir wissen müssten, um die Überlebenschancen zu bestimmen, ist, wie wirken sich 58 km/h auf einen Kreditnehmer im Vergleich zu einem Menschen aus? Mit anderen Worten, nicht nur die Endgeschwindigkeit ist anders, sondern ein Kreditnehmer würde bei jeder Geschwindigkeit anders landen als ein Mensch, richtig?
@Daniel, richtig. Nachdem Sie eine Endgeschwindigkeit berechnet haben, bei der der Kreditnehmer voraussichtlich auf dem Boden aufschlagen wird, ist es schwierig, etwas anderes über das Überleben zu sagen