自由落体速度和质量无关，为什么一滴水从高空坠落不会砸伤人？

一滴水从高处自由落体下来究竟能不能砸死人，答案是足够高的高度可以砸死人（不考虑空气阻力）。

自由落体的力量

最早，古希腊科学家亚里士多德提出，物体在相同高度下坠落时，坠落的速度是由物体本身的重量决定的。物体的重量越快，下落的速度也越快。比如：一块铁和一块棉花，应该是重量较重的铁坠落速度快。

这种结论很符合人们的日常观察，所以人们一直接受这个观点，直到伽利略提出了不同的看法。

在1636年，伽利略在《两种新科学对话》中提到，如果按照亚里士多德的理论，那么假设有两块石头，一块石头的重量为8千克，而另一块石头的重量是4千克，那么大石头的坠落速度比小石头的坠落速度快。

但当两块石头绑在一起的时候，下落较快的石头会被下落较慢的石头拖慢速度，因此这块石头的坠落速度应该慢于下落较快的石头。

然而这两块石头的重量达到了12千克，理论上速度又应该快于下落速度较快的石头。这就陷入了矛盾之中。

为了解决这个矛盾，伽利略提出，物体下落的速度并不是重量决定的。而是与时间成正比，所耗费的时间越长，坠落速度越快。

据说，伽利略为了验证自己的理论，在比萨斜塔上进行了一大一小铁球实验，最终证明这两个铁球同时到达地面。也就是说，无论是铁球还是棉花，到达地面的时间应该相同。

后人总结了自由落体运动的三个特点，分别为：

初始速度为0，如果一个物体的具有初速度，那么即便满足其他的条件，也不是自由落体运动。物体在下落的过程中，只受重力作用。我们知道，力除了有大小，还有方向，而物体在下落的过程中，一般会受到重力，空气阻力等因素阻扰。而自由落体运动，物体除了重力作用下，不再受其他力的印象，比如空气阻力。任何物体在同等高度做自由落体速度时，下落的时间相同。也就是说，不管一个物体的质量、体积、与空气的接触面积有多大，到达地面的时间都相同。比如：一块铁和一块棉花在做自由落体时，速度相同。也就是说，一滴水只要达到足够的高度，那么当它以自由落体坠落到地面时，速度就可以非常快，快到足以砸伤地面生物，甚至会砸死。

为什么雨水没有砸死人？

虽然理论上讲，雨滴只要达到足够的高度就可以砸伤人，但实际上，雨滴从未砸死过任何人，甚至连砸伤都未曾有过。那为什么会这样呢？这是因为我们忽视了空气阻力的作用。

我们知道，物体从高处坠落时，不仅会受到重力因素影响，还会受到空气阻力的作用。而空气阻力的大小和物体的速度、与空气的接触面积、大气密度有关。

物体的运动速度越快，空气阻力越大，也就是说雨滴在坠落的过程中，空气阻力会起到减速作用，大大减缓了雨滴的坠落速度。

也有科学家把雨滴这样小质量的物体的坠落速度，用终端速度来描述，从下图中可以看出，时间越长，物体的坠落速度越慢，直到达到一定的速度。也就是说，无论雨滴从万米高空坠落，还是从百米空中坠落，速度差距并不大。

再加上，雨滴在坠落的过程中，空气流动会带动雨滴的蒸发，导致雨滴内的水分子因蒸发重新进入到空气中，然后再凝聚在其他雨滴周围。也就是说，下落到地面的雨滴和最开始形成的雨滴，里面的水分子构成不一样，整个过程处于动态平衡。

所以，雨滴在落到地面时，速度会非常慢，大约只有1.8米/秒，再加上雨滴的质量非常小，所以这个速度不会砸伤地面生物。

而如果是一滴水从高空中坠落，由于周围水分子较少，可能还没等它落到地面，该水滴的水就会因蒸发而不会落到地面上，因此不会砸伤人，更不会砸死人。

总结

自由落体和物体的质量没有关系，和物体坠落时的高度有关系，高度越高，物体到达地面时的时间就越久，末端速度就越快。关于这一点，伽利略曾经做过比萨斜塔进行了验证。

也就是说，按照自由落体运动的规律，一滴水只要从一定高度的高空坠落下来，就一定会砸死人，甚至会砸伤人。

之所以雨水落下没有砸伤人，是因为空气阻力的作用，空气阻力使得雨滴无论从万米高空还是百米高空落下，坠落速度都一样，所以不会砸伤人。