雨滴在穿过云层的过程中，不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为 ，初速度为 ，下降距离 后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为 。此后每经过同样的距离 后，雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并，质量依次变为 、…… 。设各质量为已知量，雨滴的密度为 ，水的比热容为 ，重力加速度为 。