走进科学
下雨天应该跑起来吗？物理学家说是的
物理学家解释了在雨中加速能减少淋湿的科学，跑起来真的比慢走更干。
我们都曾有过这样的经历：在外面突然遇到下雨，却没有带伞。无论是毛毛细雨还是倾盆大雨，我们的本能反应都是加快脚步，希望能尽量少淋些雨。但问题是，跑得快真的会减少淋湿吗？我们可以通过科学的方法来探讨这个常见的困扰。
直觉是否正确？
想象一下，你在外面走着，天突然开始下雨，而你忘记了带伞。直觉告诉我们，快走或跑步会减少在雨中停留的时间，从而让自己少淋湿一些。很多人可能会认为，虽然跑得快会直接碰到更多的雨滴，但由于你在雨中的时间减少，应该总的淋湿量会减少。
不过，这个想法是否真的成立呢？是否存在一个最佳的速度，可以最小化你在雨中淋到的水量？这个问题并不是那么简单。让我们从科学的角度来分析，并构建一个简单的模型，看看是否有一种理想的速度，能让你在雨中获得最少的水分。
简化的雨中行走模型
为了让问题更具可操作性，我们可以假设雨是均匀且垂直落下的。这种假设虽然不完全符合现实，但可以帮助我们建立一个简单的分析框架。接下来，我们可以把人的身体分为两种表面：垂直表面(如身体前后)和水平表面(如头顶和肩膀)。
在下雨时，当你前进时，垂直表面如身体前部会碰到更多的雨滴。原因是，从行走者的角度来看，雨滴似乎以一个斜角落下，而这个角度取决于你的行走速度。你走得越快，雨滴看起来落得越快，似乎和你相对运动。
尽管增加速度会让你遇到更多的雨滴，但也减少了你在雨中停留的总时间。这两个因素相互抵消：一方面，每秒钟你会碰到更多的雨滴；另一方面，由于你走得快，你在雨中的总时间减少了。因此，垂直表面的淋湿情况似乎不会因速度变化而显著改变。
水平表面的淋湿情况
当你站着不动时，雨滴只会落在水平表面，如头顶和肩膀。这些表面只会接收到垂直落下的雨滴，而与行走速度无关。当你开始移动时，虽然你前面的雨滴会打到你的头和肩膀上，但你也会“避开”掉在你身后的雨滴。因此，水平表面的淋湿量在你前进时保持不变，无论你走得多快，头顶和肩膀受到的雨滴数都不会有显著变化。
但有一点很关键：虽然水平表面上的雨滴数保持不变，但由于你在雨中的时间缩短，最终你在头顶和肩膀上累积的雨水总量也会减少。
科学结论：快走确实会让你更干
综合来看，虽然走得更快时，你在垂直表面上会接触更多的雨滴，但由于时间减少，水平表面的水分累积会减少。最终的结论是，快走确实能减少你在雨中所受的总淋湿量。所以，在下雨时，加快脚步确实是个好主意。
数学分析：更深入的物理解释
对那些喜欢数学推导的人来说，我们可以用简单的物理模型来解释这个现象。首先，假设ρ代表单位体积内的雨滴数量，a表示雨滴的垂直速度。Sh代表水平表面积(比如头顶和肩膀)，Sv代表垂直表面积(比如身体的前后)。
当你站着不动时，雨滴只会落在你的水平表面上，也就是Sh上。我们可以用一个简单的表达式来表示这时的水量：
ρ.Sh.a.T
其中T是你在雨中停留的时间，a是雨滴的垂直速度，Sh是你的水平表面积。
当你开始移动时，情况会发生变化。从行走者的角度来看，雨滴似乎斜向落下，这个角度是由你的速度v决定的。虽然你走得越快，垂直表面如身体前部接触到的雨滴会增加，但水平表面的雨滴数量不会改变。
具体来说，你在垂直表面接触的雨滴数量可以表示为：
ρ.(Sh.a + Sv.v).T
其中Sv.v表示你前进时垂直表面接触到的雨滴数。
接下来，我们还要考虑你在雨中行走的总时间。如果你以恒定速度v覆盖距离d，那么你在雨中停留的时间T = d/v。把这个时间代入之前的表达式，得到：
ρ.(Sh.a + Sv.v). d/v = ρ.(Sh.a/v + Sv). d
从这个公式中我们可以得出两个重要结论：
* 你走得越快，头顶和肩膀上的淋湿量会减少。
* 但垂直部分如身体前后的淋湿量则保持不变，因为时间减少的效果与遇到更多雨滴的效果相互抵消。
最终结论：跑步是最佳选择，但要注意姿势
综合所有的分析，最好的应对方式是加快脚步，尤其是在雨中行走时。虽然垂直表面接触更多的雨滴，但减少在雨中的时间意味着你整体上会变得更干。
然而，要注意一点：在雨中走得更快时，如果你身体前倾太多，会增加水平表面的面积，从而让你头顶和肩膀受到的雨滴数量增加。因此，最好的策略是保持适当的前倾角度，并尽量加快速度，以减少总体淋湿量。
本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。