科普控之常在雨中跑，如何淋醉少（转自果壳）

马后炮 · 发表于 1970-1-1 08:00:00

相信大家经常会遇到这样一种囧况：在教室上了一天课，终于熬到可以回宿舍了，结果出门发现下起了大雨，而这时你既没有带伞又没有ggmm替你撑伞，在这样的情况下如何才能使自己淋到的雨量最少呢？
有一种很自然的想法，那就是尽可能快的跑回宿舍。但是这样也不见得是最好的，因为在你拼命往前跑的时候，有很多本来落不到你身上的雨滴会被你迎面撞上。那么究竟怎样才能淋雨最少呢？奔跑速度和身体倾斜角度是两个最关键因素。

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为了简化计算，我们近似的认为人体是个长方体，长 a 宽 b 高 h。假设雨滴匀速下落，水平速度 vx（vx可正可负），竖直速度 vy。设跑步速度为 u（如图1）。在地面上看，雨滴也在动，人也在动，看起来并不直观，于是我们切换到人参考系。在人参考系中，人是静止的，而雨滴的速度变为：竖直方向 vy，水平方向 vx（如图2）。如此一来，人应该以怎样的角度跑就显而易见了：在人参考系内，尽量让自己的身体和雨下落方向保持平行就可以了（如图3）。因为这样的角度可以保证只有头顶受雨淋，身体的其他侧面不会迎面撞上雨以及被雨打上。
容易算出身体的倾角 α = arctan [ vy / (vx+u) ]。
接下面来就要确定最优速度。假设人要走的总距离是一个定值，设为D，设在雨中被淋的时间为t，显然 t=D/u。再假设雨滴是均匀分布的，设其质量密度为 ρ。我们现在要计算落在你身上的雨水总质量 m。有哪些雨最终是落在你身上的了呢？从图3可以很清楚看出：以头顶（即长方体的顶面）为底面，高为 v’* t的那个长方体内的所有雨滴，就是落在你身上的所有雨滴。于是
m = ρV = ρab * v’* t
代入 v’的具体表达式：

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所以：

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于是我们剩下的任务便是求出上式的极小值。学过高数的人都知道用求导的方法就能算出来。具体细节这里就不写了，结论是：
当vx ≥ 0 时，也就是迎着雨跑时，那么 m 随着 u 的增大是一直减小的，也就是说，跑得越快淋雨越少，当然前提是你得按照上面的身体倾角去跑。

于是可以得出最后的结论：在雨中无论什么情况，只要尽可能的快跑，身体角度就按照 α = arctan[ vy / (vx+u) ] 的角度倾斜，就可以使总淋雨量最小啦。
当然，死理性派的分析只能是最简化的模型，实际情况肯定没有这么简单。于是，如果你真的很容易忘记在雨天带伞，那么其实最好的解决方案是：找一个心甘情愿为你撑伞的gg/mm吧