2.5 海下射击

[题] 假设有一支上好了子弹的气枪，它的枪膛里有压缩的空气。世界上最深的海洋深度大约有11000米，在菲律宾群岛棉兰老岛附近。我们将这支气枪放到这个深海的底部。假设它的子弹的射出速度和七星手枪一样，都是270米/秒，如果在这个时候扳动气枪，子弹会射出来吗？

[解] 我们知道一般的七星手枪的枪膛直径为0.7厘米，那么现在这支手枪的枪膛直径也是一样的，计算出它的截面积为：

子弹射出枪膛的时候会受到两个力的作用，一个是水的压力，另一个是压缩空气的压力，这两个力的方向是相反的。子弹如果发射不出来，那是因为水的压力比空气的压力大，只要水的压力小于空气的压力，子弹就肯定可以射出。所以这道题我们只要计算一下两个力的大小就能够知道子弹到底能否射出。10米的水柱压力和一个大气压相当，也就是每平方厘米1千克的压力，那么题目中11000米的水柱产生的压力就是每平方厘米1100千克，所以作用在子弹上的水的压力，即在这个面积上作用的水的压力等于：

1100×0.38=418(千克)

算出水的压力后，让我们来看看压缩空气的压力是多少。首先我们要假设子弹在枪膛中的运动为匀加速运动，这是为了简化演算，所以我们就可以先求出子弹的平均加速度，实际上这个速度并不是简单的匀加速，不过这样的假设并不会产生太大的误差。

从表2-1里可以找到下面的公式：

v2=2aS

公式中，v是子弹即将离开枪口时的速度，a是所要求的加速度，S是子弹在压缩空气中所产生的位移，也就是枪膛的长度，我们假设是22厘米，这样把v=270米/秒=27000厘米/秒和S=22厘米代入式子里，得：

270002=2a×22

从而

a≈16500000(厘米/秒2)

在一般情况下，子弹跑完枪膛全程所用的时间是很少的，所以我们求出的这个子弹的加速度是非常大的。我们知道了子弹的加速度，假设它的质量为7克，那么根据公式F=ma就可以算出加速度所产生的力：

F=7×16500000

=115500000r(达因)

=115(牛顿)

这里一百万达因与一千克的力是等量替换的，因此作用在子弹上的空气的压力大约为115千克。

经过我们的计算，得出子弹在发射的瞬间受到两个力，一个是空气的115千克压力的推动，另一个是方向相反的作用力为418千克的压力。这样看来，由于这个反作用力大于空气给子弹的压力，所以这个子弹不会被发射出来，相反还会因为反作用力被压进枪膛，所以这种气枪是实现不了的，不过现在的先进技术已经发明了能和七星手枪竞争的气枪了。