一朵云重50万公斤,为什么掉不下来?

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希望智库昨天我想分享

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云重达近500,000千克

那为什么不下降?

为什么云太重以至于它可以漂浮在天空中

为什么人们不能继续漂流?

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为什么天空中的云不会下降? (降雨除外)

简而言之:终端速度很低

一般而言,终端速度[1]是自由落体物体在重力和空气阻力的相互约束下最终可达到的最大均匀速度。一般规则是物体的重量越重,终端速度越大。

在分析云未降落的原因时,我们无法考虑整个云(自然语言)的总重量,因为构成云的微小液滴独立存在且不会相互作用。因此,关于整体浮力和密度的问题的答案是不可取的,因为云不会在内部作为整体进行交互;对于单个液滴或冰晶,其密度远大于空气。

对于这些液滴中的每一个,由于其极小的重量,端子速度因此很小(可能在mm/s的量级)。此时,轻微的气流扰动可以将这些液滴提升回原始高度。

因此,为了支持上述结论,让我们做一些高层次的压力分析。

重力:引力

地球环境中的任何物质实体都将受到来自地球的万有引力[2],引力的一般公式是

其中G是万有引力常数。对于地球情况,有一个基于测量值的简化版本,即

注意,等式(2)中的G是地球环境中物体的重力,而不是等式(1)中的万有引力常数; g是待测物体的局部重力加速度,需要测量。通过以上两个公式,我们可以发现所谓的重力加速度测量值的物理本质是

由于引力常数G和地球质量是固定值,我们可以说重力加速度只与待测物体和地球中心之间距离的平方成反比

Ps但实际上,地球表面上的物体与地球之间的力关系仍然比上述关系更复杂,主要是因为地球有一定的旋转速度(360°/~24小时),所以实际表现重力只是一种力量,它排除了地球自转中涉及的某种向心力。

阻力:空气阻力

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其中,气氛气体的质量密度,v是运动物体和气氛气体的相对速度,是气氛气体的阻力系数,A是运动物体在正常气体上的投影面积。移动方向的平面,即风接收区域。然后,等式(2)和等式(5)之间的差异是自由落体物体的外力是下面的公式。为了便于高中生的理解,我们简单地将空气阻力简化为与速度平方相关的函数,而不是扩展内容

综合压力分析

由此我们可以知道,在物体自由下落的第一时刻,根据牛顿第二定律,物体的瞬时速度为零,方向是垂直的,仅由重力引导

水平直线)和快速增加的气动力(在F-t图中是通过坐标原点的单调递增的二次函数)。

我们可以找到任何物体可以自由下落时可以达到的最大速度。也就是说,在这个速度下,物体的重力等于空气阻力,方向相反,外力为零;这个速度叫做终端速度。在不考虑地球自转和空气浮力的影响的情况下,自由落体物体的基本力关系和终端速度(初始字母t是英国终端速度与终端速度的初始字母)表示为

补充

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