| zz 下雨与冲锋衣的静水压指标有什么关系 作者：揭晨 笔者按：之前曾在论坛里面质疑过一片有关降雨量与静水压之间关系的文章，当时虽然得出 了一些结论，但仍然没有讲明白，心中一直把它当作一件未完成的事放着，近日通过 Google几经找寻，记录下了几段文字，算是做个了结。文章首发自八方户外，转载时请注明 出处。 “天要下雨，我要穿冲锋衣！” 在户外碰上下雨，是再稀松平常不过的事儿了。对于很多户外运动爱好者来说，一件具有良 好防雨功能的冲锋衣或雨衣是他们的必备装备。我们经常听到说——啊，这件冲锋衣的防雨 达到了6000，那件冲锋衣的防雨指数是10000。这里的6000和10000，它们的单位是毫米水柱 压强。通常的解释是，当10000mm高的水柱压在面料上面，24小时内从面料渗出的水不超过 3滴，那么我们就认为这件衣服的防水指数是10000mm。于是就有人问了，6000mm防水压和 10000mm防水压有什么区别啊？我应该买哪种指标的冲锋衣好啊？等等类似的问题。那么好 ，让我们从头说起。 雨滴的收尾速度 如果没有空气（阻力），当天上的云变成雨之后落下来，在经过一路的加速运动之后，到达 地面时的速度会达到300米/秒，这样的速度基本相当于子弹速度的一半。别说人了，陆地上 根本就不会有活物。感谢上帝、感谢如来、感谢真主、感谢毛主席！由于空气阻力的存在， 当雨滴形成并开始下落，经过短暂的变加速（加速度逐渐变小）运动，当雨滴受到的空气阻 力等于自身的重力时，ok，这时，雨滴开始进入匀速下落阶段，直至到达地面。物理学上把 这个匀速的速度称之为物体的收尾速度。 雨滴的大小（参见：参考文献的第一篇文章） 已经有科学家得出结论：一般情况下，雨滴的直径介于0.5mm~6mm之间，极少数情况下，雨 滴的直径会达到8mm甚至10mm（在夏威夷群岛曾观测到）。 科学家发现：如果水粒小于0.5mm，那么由于大气层上升气流的作用，足以能够让这般尺寸 的水粒留在空中。而雨滴的大小，一般又不会超过6mm。由于空气阻力的存在，大个雨滴在 下落过程中往往就会分解成许多体积骤减的细小雨滴。此外，这些大个雨滴在下落时相互不 断碰撞，也促使它们分崩离析。科学家发现，在实验室条件下，大个雨滴通常在直径达到大 约5毫米时就开始分化瓦解。在云层中，大个雨滴直径达到5毫米时，通常也会因为相互碰撞 而纷纷碎裂。这就是为什么在地面上很少看到直径5毫米，甚至更大的雨滴的原因，因为雨 滴无法避免与许多其它同类相互碰撞的命运。 雨滴大小与收尾速度 雨滴的收尾速度，与雨滴的大小（size）有较强的相关性。一般而言，毛毛雨（直径0.5mm ）的收尾速度为2米/秒，而暴雨（雨滴最大直径5.5mm左右）的雨滴最大收尾速度为8~9米/ 秒。（参见参考文献） 收尾速度与水柱高度 有了收尾速度，就可以知道雨滴最后的动能，初中物理的动能与势能转换公式，就足以解答 收尾速度与水柱高度之间的关系。那就是：0.5MV^2 =MgH，代入收尾速度，可得：雨滴收尾 速度为8米/秒时，H=3.2米；雨滴收尾速度为9米/秒时，H=4.05米；雨滴收尾速度为2米/秒 时，H=0.2米； 结论 再综合进一些因素（浸润、增加厚度以延长防水膜使用寿命等等），如果只用于城市间旅行 、日常户外穿着的话，6000mm防水指标的冲锋衣裤足以应对自如。但如果需要前往比较艰苦 的环境，最好能够选择防水指数10000mm以上的冲锋衣裤。 后记 这次在准备这篇文章的材料过程中，感触颇多：在用Google遍历了相关关键词之后发现，有 着13亿泱泱之众的大陆，居然找不到一篇研究实际雨滴的下落情况的文章，反而是海峡对岸 的同胞，几个颇具研究精神的孩子完成了一片虽不算严谨但很认真和动脑筋的研究报告（参 见参考文献）。颇感惭愧，颇感惭愧。而后通过查找英文关键词后发现，原来人家老美早在 1898年就对此作过深入的研究。简直都快惭愧的无地自容了。知道为什么吗？我找到了一些 大学物理系的流体力学习题老师给出的解答（哪个大学我就不说了），通过里面所给出的空 气黏滞系数和公式所计算出来的收尾速度，居然可以达到130多米/秒。OK！我总算知道了原 来学问可以这样做！！哈哈，哈哈哈… 参考文献： 一片很有价值的文章：https://www.islandnet.com/~see/weather/history/lenard.htm 雨滴大小的问答：https://www.wonderquest.com/falling-raindrops.htm 台湾同胞做的实验：www.ntsec.gov.tw/activity/race-1/43/pdf/d/030102.pdf 超大雨滴有多大：https://tech.qianlong.com/28/2004/07/29/71@2189218.htm |
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