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子弹飞行?(子弹到底是怎么飞的?)

子弹飞?(子弹是怎么飞的?)

电影里有句台词:“让子弹飞一会儿。”红豆博客风靡一时。

子弹是怎么飞的?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!”

子弹真的遵循抛物线轨迹吗?它是怎么飞的?子弹能飞多长时间?今天我们就来聊聊这些问题,因为它们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,它们会横向偏转,也就是俗称的“香蕉球”、“弧圈球”。

铅球的抛物线运动

受重力影响,我们扔出去的球总是落回地面。当一个球飞入空时,会有两个力(忽略空的空气阻力时)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解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,所以当我们知道了一个球体的投掷速度和角度,就不难计算出它的射程了。

子弹的飞行就这么简单吗?不是这样的。

子弹的运动不是抛物线。

无论我们在研究自由落体运动,还是在讨论抛物线运动的时候,都不得不反复强调一个重要因素,那就是“忽略空空气阻力”。空气体一方面在很短的运动距离内对球体的运动影响很小,另一方面简化了操作。但是,只要你在地球上,尤其是在分析子弹等远距离运动物体时,就不能不考虑空空气阻力的存在。

一颗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。我们不能再套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。

当你把手伸进水里,你几乎感觉不到阻力;当你的手在水里划水时,你会感觉到水在阻止手掌前进;划水速度越快,水的阻力越大。

我们知道空气体是一种流体,它具有和水一样的特性,即具有粘滞力和拖曳力,这就是空气体阻力。另外,空气体也可以被压缩,在运动的物体前方产生冲击波,也会影响物体以一定的速度运动。

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,运动物体的空空气阻力的大小可以用下面的等式表示:

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,受到的阻力会成倍增加。当然,等式中的其他元素也很重要,只是为了不使文章过于冗长,我们就不重点讨论了。

子弹是怎么飞的?

手枪飞行距离短,所以被做成各种奇奇怪怪的形状,以保证对目标更有效的杀伤。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。

与步枪不同,作为一种远程杀伤武器,其子弹需要最大限度地解决空空气阻力的不利影响,同时要兼顾精度和最大杀伤效果。所以步枪弹头需要特别考虑空空气动力学。大部分都是前端尖、后端平的设计,横截面类似于船的形状。

步枪子弹轮廓

为了使子弹有更稳定的弹道,用工具从枪管中拉出一系列螺纹,称为“双螺纹”。这样,当子弹被炮膛内的火药推进时,双线会同时使其沿轴线旋转。

快点,双线,旋转子弹。

子弹通过来来去去获得了沿轴旋转的动能,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,其横截面红豆博客面积最小,比那些在空中翻筋斗的子弹受空空气阻力影响小。

子弹的陀螺运动

子弹飞行多长时间?

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击中目标。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北约标准子弹的飞行数据:它的初速约为792m/s,在50码(45.7m)击中目标需要0.058秒,在100码(91.4m)击中目标需要0.116秒,在150码(137.2m)击中目标需要0.174秒。眨眼时间约为0.1~0.2秒。你快吗?

步枪在100米的射击距离内,弹道很低,基本瞄准哪里打哪里。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,未雨绸缪。

狙击手射击时需要考虑提前。

一个好的射手需要一把好枪和一颗好子弹。普通步枪子弹在100 ~ 300m射程内没有问题,但这些量产子弹比较粗糙,弹道系数只有0.3~0.4左右,无法满足超长射程射击的要求。要求狙击手的弹道系数至少在0.5~0.7,少数定制的超高精度狙击手的弹道系数甚至高于1.0。洪都博客

拉普阿场景GB 528 19.44g(300 gr)8.59mm(0.338 in)极低阻力子弹弹道系数0.785,初速830 m/s,子弹飞行300米需要0.3918秒;到达1200米的距离需要2.0435秒;飞行2100米耗时4.7522秒;到达3000米用时8.29秒,此时其速度已降至227米/秒,高度比出舱时下降了241.73米。从这个角度来看,姜文说话的时候,子弹应该已经飞出了至少2公里远。

超低阻力子弹在飞行中的阻力

子弹的飞行也受到风的影响。由于子弹是向前旋转的,侧风不仅会使其左右偏转,还会因马格努斯效应造成向上或向下的弹道漂移。即使没有风,也会发生漂移,就像我们打乒乓球,拉出一个弧圈球一样。鉴于相关分析的复杂性,这里简单提一下,就不深究了。

马格努斯效应会使子弹偏转。

回顾:

关于子弹的飞行,我们用了2000字左右做了一个简单的分析。

子弹在空气体中飞行,其运动受到空气体阻力的影响,所以不是抛物线,而是更复杂的弹道曲线。

为了将空空气阻力的影响降到最低,超音速飞行的步枪子弹被设计成具有尖锐的前端。同时,我们还通过枪管里的双螺纹旋转子弹,保证尖端向前飞。即便如此,空空气阻力可以将一颗设计完美的子弹从2马赫减速到200m/s,你甚至可以在弩耗尽的情况下徒手接住它。

狙击手攻击2公里外的目标是需要一点耐心的,因为子弹确实需要飞行几秒钟,但在200米的距离上几乎是瞬间到达,比眨眼还快。

有时候狙击手需要让子弹飞一会儿。

“让子弹飞一会儿”?比你家牛快多了!

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