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子弹到底是怎么飞的?(子弹飞行?)

子弹飞?(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。

子弹究竟是怎么飞起来的?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!”

子弹真的是抛物线轨迹飞行吗?它是怎么飞的?子弹能飞多久?今天我们就来说说这些问题,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,你一定熟悉抛物线。空中篮球和排球所画的曲线是抛物线,铅球的抛物线几乎是完美的。但足球、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回环球。

铅球的抛物线运动

受重力影响,我们扔的球总会掉回地面。当球在空内飞行时,会有两个力(忽略空空气阻力)作用于它:惯性力会使它向前运动,而地球引力会把它拉下来。球在运动中的速度可以分解为Vx和Vy。

抛物线分解

在初速度V0和重力加速度的共同作用下,球沿着二维曲线运动,直到落回地面,这是一个抛物线。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,这两种运动是相互独立的,所以当我们知道一个球体的投掷速度和角度时,就不难计算出它的射程。

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谈论抛物线运动时,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,空气体在距离很短的距离内对球体的运动有轻微的影响,另一个原因是为了简化计算。但是,只要你在地球上,特别是在分析像子弹这样的远距离运动物体时,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影响,其弹道称为弹道曲线。轨迹曲线是一条先平缓后陡峭的复杂曲线。我们不能用简单的抛物线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?这首先归结为子弹的速度。

把手伸进水里,你几乎感觉不到阻力;当你的手在水中划动时,你会觉得水在阻止手掌向前移动;手划得越快,水的阻力就越大。

我们知道空气体是一种流体,它和水有一个共同的特点,那就是有粘滞力和拖曳力,这就是空气阻。此外,空气体也可以被压缩,在运动物体前产生冲击波,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,运动物体的空空气阻力可以用下面的公式表示:

空空气阻力方程

从这个方程可以看出,子弹在飞行中的阻力与其速度的平方成正比。子弹飞得越快,受到的阻力就成指数增长。当然,等式中的其他元素也很重要,只是为了防止文章太长,所以我们就不重点介绍了。

子弹是怎么飞的?

手枪飞行距离短,为了保证更有效的击杀目标,做成各种奇形怪状。空空气阻力不是主要考虑因素,我们在之前的文章中已经详细介绍过。

步枪则不同,作为远程杀伤武器,其子弹需要最大限度地解决空空气阻力的不利影响,同时必须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。大部分都是设计有尖锐的前端和扁平的后端,截面类似于船的形状。

步枪侧面

为了让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,当子弹被火药推动在枪膛内推进时,其就会同时沿轴线旋转。

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,它像陀螺一样在空气体中向前飞。由于旋转物体的角动量守恒,子弹可以始终保持尖端向前飞行,其横截面积最小,受空空气阻力的影响比那些滚入空的子弹小。

子弹的陀螺运动

子弹能飞多久?

电影里的主角说:“让子弹飞一会儿”。子弹似乎需要长时间飞入空才能击中目标。按照正常说话速度,至少需要4、5秒。真的是这样吗?

我们来看看一颗7.62毫米北约制式子弹的飞行数据:其初速约为792米/秒,距离目标50码(45.7米)命中需要0.058秒,距离目标100码(91.4米)命中需要0.116秒,距离目标150码(137.2米)命中需要0.174秒。人眨眼大约需要0.1~0.2秒。快不快?

子弹在100米的射击范围内,弹道很低很平,基本瞄准哪个打。然而,如果狙击手想杀死2000米外的移动目标,他必须考虑使用什么子弹,并为前进制定好计划。

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好子弹。普通步枪子弹在100~300米射程内问题不大,但这些大量制造的子弹都比较粗糙,其弹道系数只有0.3~0.4左右,根本无法满足超远距离射击的要求。狙击手要求的弹道系数至少要达到0.5~0.7,少数定制超高精度狙击手的弹道系数甚至要高于1.0。

lapua Scene GB 528 19.44g(300 gr)8.59mm(0.338 in)极低阻子弹弹道系数0.785,初速830 m/s,子弹飞行300米需要0.3918秒。到1200米的距离需要2.0435秒;飞行2100米需要4.7522秒;到达3000米用了8.29秒。此时其速度已降至227米/秒,高度较出舱时下降了241.73米。因此,当姜文说话时,子弹应该已经飞出至少2公里远。

超低阻力子弹飞行阻力

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弹道上下漂移。即使没有风,也会发生漂移,就像我们打乒乓球时拉出一个弧圈球一样。鉴于相关分析的复杂性,这里就略过,不再赘述。

马格努斯效应会偏转子弹。

回顾:

关于子弹的飞行,我们用了2000字左右做了简单的分析。

子弹在空空气中飞行,其受到空空气阻力的影响,因此不是抛物线,而是更复杂的轨迹曲线。

为了尽量减少空空气阻力的影响,超音速飞行的步枪子弹设计了一个锋利的前端,同时我们还通过枪管内的倒带旋转子弹,保证弹尖可以向前飞行。即便如此,空空气阻力依然可以将一颗设计完美的子弹从2马赫减速到200 m/s,甚至可以在弩耗尽时徒手接住。

狙击手在攻击2公里外的目标时需要有一点耐心,因为子弹确实需要飞行几秒钟,但在200米内,它们几乎瞬间到达,比眨眼还快。

狙击手有时需要让子弹飞一会儿。

让子弹飞一会儿?比你吹的牛快多了!

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