【数字揭秘】从帝国大厦楼顶掉落的一枚硬币真的会致命吗?

你可能听过这样一个传言：如果你从摩天大楼上扔下一枚硬币，它可能会扎进混凝土里，甚至伤害楼下毫无防备的旁观者。

纽约帝国大厦的露天观景台有86层，高达320米。在硬币自由下落的过程中，会获得很长时间来加速。那么，如果这样一枚掉落的硬币砸中了人，会造成什么样的后果呢？你在高楼附近行走需要戴上安全帽吗?或者这只是一个无稽之谈？

由于我们办公室中没有人有足够的勇气去纽约大厦以身试法，我们决定使用工程仿真软件来验证这个实验。

众所周知，硬币由于重力会迅速下落，但我们还需要考虑空气阻力，即硬币下落时与空气分子摩擦产生的阻力。硬币下落的速度越快，它遇到的阻力就越大，从而减慢了物体的加速。考虑重力和阻力之间的推拉作用，我们可以确定硬币在撞击前的最终速度或最大速度。

为了真实反应硬币的下落过程，我们使用了Altair AcuSolve™，一种计算流体动力学(CFD)软件。我们能够通过CFD来模拟硬币下落时受到的阻力，并确定这些力是如何导致硬币在下落过程中的旋转。

在下落过程中，许多因素都会影响硬币的旋转，比如硬币下落或抛掷的力和方向，任何风或上升气流，甚至空气中的湿度，因此这个模拟只是代表了许多可能的下落路径之一。

在仿真过程中，我们模拟了的硬币，并提取了空气阻力和它的最大速度，最大速度为61公里/小时。

既然已经确定了最大速度，那么现在是揭晓真相的时候了。

硬币以61公里/小时的速度冲向我们碰撞试验用的假人头，另外我们使用了Altair Radioss™（一款有限元分析软件）来记录硬币对头部的冲击力。

硬币在不到1ms的时间内撞击了假人的头部并弹回，冲击力约350N。根据美国国家航空航天局的一份报告指出，一个普通的男性一拳能产生大约1000N，所以虽然硬币产生了350N的撞击力可能会带来痛苦，但不会造成持久的伤害。

根据《法医科学杂志》的一项研究指出，相当于一枚硬币重量的小弹丸需要以270公里每小时的速度撞击，才足以损伤皮肤。尽管它可能会留下伤痕，但一枚硬币以61公里每小时的速度撞击，不太可能在我们的假人头上留下任何伤痕。

撞击还会使头部受到0.5ms约7.5个重力加速度（通过测量头部因撞击而产生的加速度来获得）。在汽车碰撞测试中，我们通常在头部设定3ms内的80个以上重力加速度，所以在这个模拟中观察到的7.5个重力加速度，不太可能造成重大损伤。

由于我们在CFD中模拟的阻力减缓了硬币的加速，最终确定了撞击事件不会产生致命的伤害。随着“硬币高楼掉落”这一古老的谣言被正式揭穿，你下次就可以大胆地走在高楼大厦环绕的道路上了。另外，可别忘了空中头号危险—当心头顶上的鸽子！