海底射击可以实现吗

时间:2024-11-29 08:26:02

【题目】在菲律宾群岛的棉兰老岛附近,海洋的深度大概有11000米,这里也是世界上海洋最深的地方之一。现在,我们在这个地方的最底部装上一支上了子弹的气枪,并假设枪膛里的空气被压缩了。请问,如果扣动扳机,会有子弹从这支气枪中射出来吗?(假设子弹射出时的速度为270米/秒。)

【解答】在子弹射出的瞬间,它一共受到两个方向相反的压力的作用:一个是水的压力,另一个是压缩空气的压力。如果水的压力大于压缩空气的压力,那么子弹就不会射出去,否则,子弹就可以射出去。所以,我们需要比较这两个压力的大小。

关于水的压力,可以这么计算:如果水柱的高度达到了10米,那么水柱底部的压力大概等于1个大气压,这个数值是1千克/厘米2。而题目中的水柱高度是11000米,所以水底的压力就是1100千克/厘米2

一支七星手枪枪膛的直径是0.7厘米。假设我们所用的这支气枪的口径也是0.7厘米,那么枪膛的截面积就是:

海底射击可以实现吗

所以,枪膛截面所受的压力就是:

海底射击可以实现吗

下面,我们再分析一下压缩空气的压力。为简化计算过程,我们假设子弹射出去之前在枪膛里进行的是匀加速运动,并且加速度是恒定的。(实际上,子弹在射出前进行的并不是匀加速运动。)从前面的公式表中,我们可以找到下面的式子:

海底射击可以实现吗

这里的v是子弹从枪膛射出去时的速度,a是我们要计算的加速度,S是子弹在枪膛里走过的距离(在这里,正好等于枪膛的长度,一般为22厘米)。前文提到,子弹射出时的速度v=270米/秒,所以:

海底射击可以实现吗

这个数值很大。但是,这也没什么可让人惊奇的,因为子弹在枪膛里的时间非常短。这样,我们就得出了子弹的加速度。一般来说,一颗子弹的质量约为7克,所以使子弹产生加速度的空气压力就是:

F=ma=7×16500000=115500000 达因1≈115(牛顿)

压缩空气产生的压力就是115牛顿。

前面我们已经计算出,子弹受到的水的压力是418千克,而压缩空气产生的压力是115牛顿。所以,水的压力大于空气的压力,而且它们方向相反。于是,我们可以得出,子弹不但不会射出来,反而会被水的压力压到枪膛里面去。当然了,在气枪上很难产生这么大的压力,但是有了现代技术的帮助,完全有可能制造出跟七星手枪相媲美的气枪。