自由落体能超音速吗

理论上,在理想的真空环境中,自由落体确实可以达到超音速。然而,在现实世界中,由于空气阻力的存在,自由落体物体很难达到超音速。
在物理学中,自由落体是指物体仅在重力作用下,不受其他力(如空气阻力)影响的下落过程。在真空中,由于没有空气阻力,物体将一直以恒定的加速度(重力加速度,约9.8 m/s²)加速下落。在这种情况下,如果物体从足够高的地方开始下落,它最终会达到或超过音速,即每秒340米。
然而,在地球大气层中,情况就不同了。空气阻力会对下落的物体产生作用,尤其是在高速运动时,这种阻力会显著增加,减缓物体的速度。在接近音速时,空气阻力会变得非常强大,以至于物体需要巨大的推力才能继续加速。因此,在现实世界中,自由落体物体要达到超音速是非常困难的。
尽管如此,历史上确实有特殊情况下的自由落体达到了超音速。例如,奥地利极限运动员菲利克斯-鲍姆加特纳在2012年进行了一次历史性的跳伞,他从大约3.9万米的高空跳下,在打开降落伞之前,他的速度达到了音速,甚至超过了音速,成为首位在自由落体状态下突破音障的人。这一壮举之所以可能,是因为他跳伞的高度极高,接近平流层,那里的空气非常稀薄,空气阻力几乎可以忽略不计。
此外,还有军事和科研领域的例子,如法国研制的AN-11和AN-22核弹,它们在投掷时会经历高速下落,但由于它们是核武器,其设计允许在高速下落时仍然保持稳定的飞行轨迹。这些武器在飞行过程中可能会达到或超过音速。
总的来说,虽然在理论上自由落体可以达到超音速,但在现实中,由于空气阻力的影响,除非在特定条件(如高空中、空气稀薄的环境)下,否则自由落体物体很难达到超音速。