子弹到底是怎么飞的? 子弹飞行?
文章插图
子弹会飞?(子弹到底是怎么飞的?)
电影里有一句台词:“让子弹飞一会儿”风靡一时 。
子弹到底是怎么飞的?这似乎是一个很傻的问题,因为高中学过物理的孩子都会脱口而出:“抛物线!”
子弹真的以抛物线轨迹飞行吗?它是怎么飞的?子弹能飞多久?今天我们就来聊聊这些问题,因为背后的答案会让你大吃一惊 。
飞行子弹
什么是抛物线?如果你热爱运动,你一定对抛物线很熟悉 。空中篮球和排球画出的曲线是抛物线,铅球的抛物线近乎完美 。但是足球、网球、乒乓球的运动路径不一定相同 。因为马格努斯效应,它们会向侧面偏转,也就是俗称的香蕉球和弧圈球 。
铅球的抛物线运动
受重力影响,我们扔出去的球总会落回地面 。当球飞进去空时,会有两个力(忽略空空气阻力)作用在它身上:惯性力会使它前进,而地球引力会把它拉下来 。运动中的球的速度可以分解为Vx和Vy 。
抛物线的分解
在初速度V0和重力加速度的共同作用下,球沿二维曲线运动,直至落回地面,为抛物线 。物理上,一个完美的抛物线可以分为水平匀速运动和垂直自由落体运动,这两个运动是相互独立的,所以知道了球体的投掷速度和角度,就不难计算出球体的射程 。
子弹的飞行就这么简单吗?并非如此 。
子弹的运动不是抛物线 。无论我们在研究自由落体运动,还是在讲抛物线运动的时候,都要反复强调一个重要因素,那就是“忽略空空气阻力” 。一方面在很短的移动距离内,空气体对球体的移动影响很小,另一方面简化了计算 。但是,只要你在地球上,尤其是在分析子弹这种远距离运动的物体时,你就不能不考虑空空气阻力的存在 。
子弹的飞行受空空气阻力的影响,其轨迹称为弹道曲线 。轨迹曲线是一条先缓后陡的复杂曲线 。我们不能用抛物线的简单公式来计算子弹复杂的飞行轨迹 。
弹道曲线不同于抛物线 。
为什么会这样?这首先取决于子弹的速度 。
把手伸进水里几乎感觉不到阻力;当你的手在水里划水的时候,你会感觉到水在阻止手掌前进;手划得越快,水的阻力越大 。
我们知道空气体是一种流体,它和水有共同的特点,就是有粘滞力和拖曳力,这就是空气体阻力 。另外,空气体还可以被压缩,在运动物体前方产生冲击波,也会影响物体在一定速度下的运动 。
空空气阻力受多种因素影响,如空空气密度、温湿度、运动物体表面粗糙度、运动方向投影面积、物体运动速度等 。一般来说,运动中的物体的空空气阻力可以用下面的等式来表示:
空空气阻力方程
从这个方程我们可以看出,子弹在飞行中的阻力与速度的平方成正比 。子弹飞得越快,受到的阻力就越大 。当然,等式中的其他元素也很重要,只是为了防止文章过于冗长,我们就不重点讨论了 。
子弹是怎么飞的?手枪飞行距离短,为了保证更有效的目标杀伤,被做成各种奇奇怪怪的形状 。空空气阻力不是主要考虑因素,这个我们在之前的文章中已经详细介绍过了 。
步枪则不同,作为远程杀伤武器,其子弹需要最大限度的解决空空气阻力的不利影响,同时还要兼顾精度和最大杀伤效果 。因此,步枪弹头的空空气动力学需要特别考虑 。大部分都是前端尖后端平的设计,截面类似于船的形状 。
步枪外形
为了使子弹有更稳定的弹道,用工具从枪管中拉出螺纹,称为“双螺纹” 。这样,当子弹被炮膛内的火药向前推动时,它会同时沿轴线旋转 。
快点,双轨,让子弹旋转 。
子弹沿轴旋转的动能是通过倒带获得的,在空气体中像陀螺一样向前飞 。由于旋转物体的角动量守恒,子弹能始终保持尖端向前飞行,其截面积最小,受空空气阻力的影响比那些在空中翻滚的子弹要小 。
子弹的陀螺运动
子弹飞多久?电影里的主角说“让子弹飞一会儿” 。看来子弹需要飞进去空很久才能命中目标 。按照正常语速,至少需要4、5秒 。真的是这样吗?
我们来看看一颗7.62mm北约制式子弹的飞行数据:其初速约为792m/s,从目标信息资源网上看,击中距离目标50码(45.7m)需要0.058s,击中距离目标100码(91.4m)需要0.116s,击中距离目标150码(137.2m)需要0.174s 。人眨眼大约需要0.1~0.2秒 。快还是不快?
子弹在100米的射击范围内,弹道很低很平,基本是瞄准哪个打哪个 。但狙击手要想干掉2000米外的移动目标,就必须考虑用什么子弹,做好推进的预案 。
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