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  • 1 # 賽先生科普

    不能,它會被燒燬

    原因

    空間站高度一般在300到400公里,而大氣密度隨著高度下降,一般進入80公里以上的高度,就算是到太空了。

    也就說這片羽毛的自由落體運動的路程有數百公里,最後到80公里的高度開始減速,雖然那裡的空氣密度只有地面上0.001%,但這片羽毛仍舊像撞到一堵牆一樣,幾乎認為是瞬間停止並燒燬。

    大概的計算過程

    我們把主要導致羽毛溫度上升的因素都調到最低,再來看看從空間站飄下的羽毛會怎麼樣。

    我們將空間站去掉,因為空間站本身具有速度,而且很高(每秒數公里)。於是條件變為在400公里的高空,零初速度釋放一片羽毛

    設羽毛類似一塊長方體薄片,長寬高為5釐米、2釐米、0.2釐米,假設密度是500千克每立方米(也就是一半的水密度,準確值不清楚)

    由此算來,羽毛的自由落體運動要經歷320公里路程的加速,直接用能量守恆算出80公里處的動能和速度(也即是引力勢能轉化,這裡已經包含不同高度的重力加速度)

    速度是2414米每秒,動能為2913焦耳

    再算空氣阻力

    F=(1/2)cρsv^3

    式中:c為空氣阻力系數、ρ為空氣密度(80公里處的空氣密)、s物體迎風面積、v為物體速度(一般空氣阻力表示式是速度的二次方,但這裡由於羽毛的速度極快,我們將其設為速度的三次方。因為這個公式本身並不適用於任何速度,需要修正,一般而言速度越高,次方越高)

    這個算下來,在80公里處的阻力約91牛,那麼透過牛二定律算出阻力方向加速度為91000 米/秒平方

    可以認為:羽毛速度幾乎瞬間降為了零(並直接碎裂),大部分動能將在瞬間轉為熱能

    根據比熱容公式,我們算出溫度升高約600攝氏度

    (由於不知道羽毛的比熱容,直接用了的水的比熱容代替,因此實際羽毛上升的溫度只少不低)

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