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楼主: 小哇
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在电梯坠下着地前一刻瞬间跳起,能否避免死亡?

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发表于 2023-12-30 13:43 | 显示全部楼层
多图,比较费流量!对物理过程不感兴趣的朋友请直接翻到最后结论。一,首先,有必要讨论一下我们为什么能够从地面上跳起来
v2-157a69892c2aa7e29d866442381292a3_720w.jpg.jpg
以地面为参考系
1.我们能够静止的站立在地面上不发生运动,正是由于对面对人的支持力与人所受的重力二力平衡。
2.我们能够下蹲或者跳起来,是因为地面给我们的支持力可变,当我们下蹲时,支持力陡然减小,小于重力,我们重心就会由于在支持力、重力的合力的作用下,产生向下的加速度,我们就可以蹲下来,同理,我们能够跳起来也是因为支持力的变化。二,假设我们处于加速下落的电梯中,那么我们必然要以电梯为参考系考虑问题
1.以加速度为g向下运动的电梯为参考系, a=ga=ga=g
v2-8b698f7faa2ddf569cd100c2b6a7e2ee_720w.jpg.jpg
2.那么对于处在电梯这个参考系中的人来说,必然受到向上的惯性力,那么这个惯性力的大小 ※F※=m⋅gF^{※}=mcdot gF^{※}=mcdot g3.对处在电梯当中的人进行受力分析 v2-85679b8be660e16a694ea7feed25a42f_720w.jpg.jpg
以电梯为参考系   
显而易见的是,如果我们以向下加速运动的电梯为参考系的话,那么我们的受力是平衡的,理论上来说我们是不可能在电梯中跳起来的。(因为电梯地板对我们的支持力永远为零)那么也就不存在跳起来避免危险这种事情发生了。三、规避“惯性力”问题    如果我们只以大地为参考系,忽略一切摩擦和阻力,这样一来就建立了一个理想模型:人站在电梯中匀速下落,突然有一时刻,电梯失去牵引力,在重力的作用下自由落体。    我们从这一时刻开始计时,认为 t=0t=0t=0 ,那么在以后的任意时刻(对于电梯和人来说都做自由落体运动)
v2-7c6935348f64a5fbd93e570520c3e328_720w.jpg.jpg    
那么对于位移来说,显然存在以下等式
v2-bbedb41ee64704478000b20180ce437c_720w.jpg.jpg    
如此一来,处于电梯中的人下落的距离永远等于电梯下落的距离,可以想象,如果我们能够做下蹲动作的话,我们的重心和地面的距离必然减少,才能完成这一动作。综上述分析,依旧起跳困难。 v2-36f4840925f2af062a9833dc0125edf1_720w.jpg.jpg
四、考虑电梯下落过程中的摩擦力,阻力以及电梯内部实际情况    考虑到电梯下落时所受的阻力和摩擦力,我们不妨设人的的质量60kg,电梯质量1000kg,当地重力加速度g=9.8m/(s^2),下落过程中电梯所受阻力恒为f(更加真实情况其实是f=kv或f=kv^2,k为常数,v为电梯下落速度),其阻力f大小等于1/10电梯重力=1000N,对于电梯和人来讲,我们不妨先考虑成一个整体,这样一来, 对于这个整体来说,其下落存在以下等式: v2-f1b689efc94f32954a6a901e1c5de188_720w.jpg.jpg    
依旧取电梯为参考系,这时,发现对于下落的电梯这个参考系来说,电梯地板对人有支持力,这就是由于考虑到了外部影响因素,导致电梯没有在做自由落体运动,人所受惯性力小于我们自身所受的重力而造成的 v2-f6353c3c822af45c4045b8055f405849_720w.jpg.jpg
以电梯为参考系   
我们分两种极端情况讨论:
1)电梯中人的质量远远大于电梯质量(既不符合常理),通过上式就可以发现支持力N就会与阻力f相等,如果所受阻力很大,我们起跳就木有问题;如果所受阻力很小,我们起跳依旧困难。
2)电梯中人的质量远远小于电梯质量(较符合常理),通过上式就可以发现支持力N基本为零,处于此环境下,人起跳非常困难。   
我们现在讨论实际情况:   
根据冲量定理和能量守恒定律    以电梯为参考系研究人的运动,冲量定理    以大地为参考系研究人和电梯共同运动(把人和电梯考虑为整体),能量守恒定律
v2-2e6a2288774273d8a043a77f0abf4db0_720w.jpg.jpg    
算出人对地绝对速度,如果想要保证绝对安全,那么绝对速度取0,整理公式,将所有已知数据带入,设人起跳时间0.5s,既
v2-c1702606ea7d4fa255f78563113dd9f8_720w.jpg.jpg    
画出图像
v2-236b3ca9de8b2a33c61272dd2a58f8fa_720w.jpg.jpg         
当不同质量的人处在此情景下,通过数据模拟出的F-h图像
v2-0eebfa3eaf94884358b4e5470ea494d7_720w.gif.jpg    
最后我们定义一个物理量q(q为下落高度h时,人起跳需要的力与自身重力的比例系数)
v2-5a79b37db47cc93953d8d9c01c8915f6_720w.jpg.jpg    
画出图像
    v2-95070c76fcb4aea043b6bc984198750d_720w.jpg.jpg
我们提取几个点,h=10m时(大约三层楼),q=2.71,自身重力的2.71倍h=50m时(大约16层楼),q=6.07,自身重力的6.07倍h=100m时(大约33层楼),q=8.588,自身重力的8.59倍    当不同质量的人处在此情景下,通过数据模拟出的q-h图像
v2-54d3e6caef799c504f6defd9c9166d67_720w.gif.jpg    
由此得出结论,人的质量与电梯相比实在太小,人的质量对q-h曲线几乎没有影响,所以说,在电梯高空坠下着地前的瞬间起跳,基本无法避免死亡。    正确处理电梯失落的方式应该背部紧贴电梯墙壁,可以靠电梯墙分担承受脊椎的压力,如果能有把手就牢牢抓住,总之想办法固定住身体。   
以上只是我个人的见解,给大家提供参考,欢迎批评指正!我认为各位每个人的意见都很有参考价值,我很想和每个人都交换意见,但是时间有点不允许,我以后有时间还会再来更新。


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发表于 2023-12-30 13:45 | 显示全部楼层
先放结论,电梯落地前起跳作用微乎甚微
其实很简单,用能量法。
人与地面的冲击力与人到达地面的速度有关
步骤一
假设一个人在平地能起跳1m(因为这样好算╮(╯▽╰)╭),即,能转换mgh(h=1米)的重力势能(转换过程:压缩人体这个弹簧,重心下降,再放开人体这个弹簧,获得动能,动能转换成重力势能,此括号内不懂没影响),
步骤二
假设我们从20m落下
情形(1):假设落下过程若认为人体和电梯是完全失重,即人体与电梯之间没有力,电梯没不受外力(摩擦、空气阻力等)。
虽然看上去人体和电梯底面接触,但实际是没有力的(完全失重假设前提),这时候人体满足动量守恒,就像在太空里面一样,不管你怎样扑哧扑哧就是碰不到电梯底面,根本跳不起来,速度根本不会减小
情形(2):依旧假设认为人体和电梯完全失重,但是考虑下落时“人体如意伸缩棒”能够自由快速地伸缩(动量守恒指人体重心速度不变,并不矛盾,即身体上一部分在内力作用下相对重心向上运动,身体下一部分在内力作用下相对重心向下运动。内力做功,但重心的速度不变,因为没有外力)。那么,理论上,“人体如意伸缩棒”可以极其迅速的伸张,下部积累弹性势能,然后弹性势能转化为动能,貌似可以跳很高,实际上,按照假设一,平地只能跳1米,在电梯里最多且不可能超过1米(相对电梯)。这是因为人与电梯均完全失重,人与电梯不能很好的接触。(具体理论请问专业人员,鄙人表达能力有限啊┭┮﹏┭┮)情形(3):假设电梯由于有摩擦、空气阻力等影响,非完全失重,人体由于与电梯有效接触,亦非完全失重。
可以认为重力势能并没有完全转换为动能。为了方便,假设由于阻力20米重力势能减小至15米重力势能。
但是根据情形(2)分析,依旧是平地只能跳1米,在电梯里最多且不可能超过1米(相对电梯)。
步骤三,整合上述分析。
情形(1),落下多少米,就是多少米,电梯就是个空气,该衰照样衰,你无能为力;
情形(2),你费了九牛二虎之力将20米跳楼duang成19米多花式跳楼;
情形(3),大地母亲可怜你,将20米跳楼duang成15米跳楼,你再费八牛一虎之力将15米跳楼duang成14米多花式跳楼,
步骤四,不足及疑问。
不足
1、不管下落高度多大多小,你人为能改变的重力势能也不超过1米。冲击力与动量有关,重力势能与动量的平方成线性比例关系,人为的改变量太小了
2、由于身体做起跳准备,根本没时间做好落地准备,想象一下从两米往下跳,腿像僵尸样崩直,落地会是怎样的酸爽(nozuonodie)。
疑问
1、在电梯安全的保证下,去合力撞击电梯两侧,制造碰撞消耗能量以减小落地能量?这样是否可行。
2、如果楼层很高,一定会有人牺牲,人肉垫子(忽略伦理问题)是否行的通?

最后奉上一句话版本:丫的平地只能蹦跶1米的重力势能,在失重情形下不可能蹦跶出超过1米的重力势能,落地前蹦跶,落地时就没办法摆好姿势拥抱大地母亲了,以一个不合理的姿势拥抱大地母亲,她会惩罚你的!



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发表于 2023-12-30 13:46 | 显示全部楼层
电梯下落的时候是自由落体…自由落体的加速度重力加速度,也就是说,人对地板没有压力,地板对人也没有支持力…你靠着啥使劲啊?还跳?一般人做不到吧…
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发表于 2023-12-30 13:46 | 显示全部楼层
首先你要搞清楚你为什么跳得起来,因为你向地面(此处是电梯)施加了一个向下的作用力而得到了向上的反作用力,向上的作用力施加在你身体上产生了一个加速度使你向上运动。好了,那么在这个问题中你如果想要在电梯坠地的一瞬间跳起来,你要做的是给电梯一个足够大的力使你在非常短的时间内先减速到与地面静止的速度,接着继续向上加速使自己向上运动。而我们从另一方面看,如果你选择站在电梯里不动等着坠地,那么你受到的就是在坠地的很短一瞬间,使自己与地面的相对速度减速到静止那么多的力,很显然这个力要比你向上跳的力还要小。这样结论就很明显了,你想要跳得起来首先要承受比摔到地上更重的力,那又何必要跳起来呢?
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发表于 2023-12-30 13:47 | 显示全部楼层
你在电梯里能知道电梯什么时候落地?
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发表于 2023-12-30 13:47 | 显示全部楼层


假设电梯所有制动措施失效,那么几乎就是重力加速度下坠
人的起跳速度视你的身体素质一般来说3-5米/秒(具体就不算了,直接给答案)
你在落地前一瞬间全力起跳,等于给当时的下降速度减去3-5米/秒
假设,电梯6楼直接摔到底,算20米高好了,落地前的速度约20米/秒(自由落体公式,直接写答案)
你跳一下,大致相当于15-17米/秒的速度触地,等同于12.5米-14.5米左右高度自由落体。
你可以看做这么做是从6楼跳楼自杀变成了从4楼或者4楼半跳楼自杀。
不过实际上没有那么糟糕,因为电梯井底部还有液压减震。你可以想象成不系安全带开没气囊的汽车以45-52公里的速度正面撞墙,那根减震算作车头吸能区,死,大概是不会死的......
如果是十层二十层直接掉到底的,不说了,明年坟头上香吧。

还可以换种说法就是减少0.3-0.5秒的自由落体时间。你会不会死,取决于电梯的下坠时间有多久。

不想看文字的直接看结论:
这么做可以减掉1-1.5层楼,或者减少0.3-0.5秒的下坠时间



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发表于 2023-12-30 13:47 | 显示全部楼层


首先你得明白电梯坠下时人是怎么死的。怎么死的呢?接触地面前一瞬间有一个很大的速度,接触地面后极短时间内速度就变为零了。这个巨大的速度改变来自于一个很强的力,这个力就是地面给人体或者说给整个电梯的力。力的大小由一条具有一定普适性的大自然定理给出,就是动量定理:质量乘以速度的改变量等于作用力乘以作用时间。所以作用力的大小是由1.速度改变量2.作用时间决定的。速度改变量很大,作用时间很小,所以作用力很大。由于力太大了,撕碎了人体,所以人就死了。
你在接触地面前一瞬间跳起来,接触前你的速度还是那么大,跳起后就算你是相对于大地静止,那跟没跳起情况下速度改变量是一样的。跳起来作用时间跟直接摔地上并没什么普遍。所以作用到你身体上的力还是那么大,一样撕碎人体,带来死亡。
所以跳起或不跳起不改变死亡结果。
如果你死马当活马医,就是打算跳起的话,你有力量跳起吗?
如果从六层楼(假定20米高好了)掉下来,自由落体运动的话,到达地面速度是两倍的高度乘以重力加速度得到的结果开方,差不多就是2乘20乘10后开方,得到结果是20米每秒,72公里的时速。如果你能通过跳跃动作使这个速度减为0的话,那意味着你也有能力通过跳跃获得20米每秒的速度,这个速度能使你跳到20米高(忽略风阻)。你觉得能跳到吗?毕竟正常人类垂直跳跃最强也不超过一米五。



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发表于 2023-12-30 13:48 | 显示全部楼层
由于封闭大气压与电梯修正轨道的摩擦力存在,(不信找个管子扔下乒乓球看看是否慢了),在电梯掉落电梯井的速度绝对要比人自由落体的速度慢,至于慢多少我不知道,但是让人蹲下跳起来应该比较困难,但是不是不能跳!,如果很恰巧在接近那一刻你跳起来,根据反作用力,是可以减少伤害的。至于能不能活,听天由命吧!因为没有案例!


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发表于 2023-12-30 13:48 | 显示全部楼层


第一,电梯不是塔吊,每个轿箱都链接有一个配重块,你可以简单的理解为一个定滑轮的平衡系统。电梯的运作不是靠电机把整个轿厢拎起来,而是靠电机改变这种平衡,电机的主要负责只是轿厢与平衡配重的差值,只要没超载,负载引起的不平衡对于整个轿厢+配重+惰转的驱动系统而言,加速度有限。
第二,电梯有运行速度的限制机构,即便失控下坠,只要还能通过钢缆和平衡块连在一起,限速器就是工作的,限速飞轮转速超过设计值就开始刹车,把速度控制在运行速度上。
第三,就算蹄片也故障了,电梯井下面有个缓冲坑,里面布置了液压弹簧。但是这个是用来保护建筑的,不是保护人。这时候电梯里的人能做的,就是把所有楼层按钮按一边,期待奇迹出现。还是记住那句话,缓冲坑是为了在钢缆断掉时,保护建筑不被轿厢冲击损坏地基的,不是保护你。

电梯限速下降但无法停靠,靠墙半蹲,大不了残疾,要死哪那么容易。
电梯失速下坠,低楼层赌一把,高楼层后脑勺贴地,死的比较没痛苦。

这个问题的可笑之处就在于,完全不知道有冲量和动量的概念。电梯井的缓冲深度也就1~2m,你屈膝跳跃的发力行程也是1m的量级。你觉得如果你能跳到下坠速度一个量级的速度,你的身体力量还需要担心下坠的冲击么?有这种能力,完全可以跳到几层楼高。



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