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【华知教学】学物理就是要搞事情

日期: 2017-11-21
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问:如果拿着机枪朝地面开枪,人能像穿着喷气背包一样飞起来吗?

答:能,但是你需要俄罗斯人的帮助。

 

这个东西的原理其实很简单。当你朝前开枪的时候会有后坐力把你往后推,所以如果你朝着地面开枪的话后坐力就会把你往上推。

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首先要解决的问题是枪的后坐力能不能克服枪本身的重量?。如果一把机枪重50,后坐力只有40,那它连自己都飞不起来,更不要说连着一个人一起飞起来了。


 

在工程学里面,推力和重量的比例叫作推力重量比。如果推重比小于1,那么这个东西就飞不起来。美国人登月用的土星五号运载火箭升空时的推重比是1.5。

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经过测量,AK-47的推重比大约是2。也就是说,如果用胶带把扳机粘到开火位置然后让枪竖起来,这把枪能够自己升空。

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当然,不是所有的机枪的推重比都大于1的,比如M60就不一定能产生那么强的后坐力。

 

火箭喷射/子弹开枪所产生的推力,取决于两个条件

1.射出物质的质量

2.射出物质的速度

如果一把AK-47以每秒10发的速度打出秒速715米质量8克的子弹的话,它产生的推力是57.2牛,约6千克物体受到的重力。

 

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如果你平常注意饮食和锻炼,体重和小松鼠一样轻的话也许就可以。但是我知道你们都是死胖纸。

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当然,我们可以多用几把枪。如果一把枪能够产生比自身重量多五磅的推力,那么两把枪同时发射就能抬起十磅重的东西。

为了科学,我们造出了一个这样的东西。

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如果我们用的枪足够多的话,那么乘客的体重就可以忽略不计。因为乘客的体重会被分摊到这些枪上,小到可以忽略不计。因为我们可以这些枪是在同时平行的向同一个地方飞的,所以随着枪支数量的增长,整个系统的推重比会越来越接近一把无负重枪的推重比。

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但是有一个问题:弹药的数量

一把AK-47的弹夹可以装30发弹药,按照10发每秒的速度,只能持续三秒的加速。我们可以给枪换个大点的弹夹,但是子弹数目是有上限的。


一旦每把枪携带的子弹数量超过250发之后,继续增加子弹就没有意义了。原因很简单,在火箭科学领域,如果你带的燃料越多,你就越重。


每发子弹射出去的弹头重8克,整发子弹重16克。如果加载的子弹数量超过250发,枪的推力就不够了。


综上所述,我们的机枪飞行器应该使用很多把AK-47(怎么也要搞个300把),每把带250发子弹。这样一个大型的飞行器最高能够达到100米每秒的垂直速度,升空高度超过500米。这一部分的数学比较烦,感兴趣的可以自己算着玩。


所以说问题解决了,只要枪和弹药足够多,你就能飞了。

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当然了,背着几百把AK-47和喷气背包还是不太一样的。

我们可以用更牛逼一点的机枪,比如MG-42的推重比就要比AK-47高一些。

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通用电气公司生产的GAU-8复仇者机炮,是一款30毫米口径,液压驱动7管加特林式机炮,搭载于美国空军A-10攻击机,射速每分钟1800-4200发。这杆机炮开火时能产生大约五吨的推力,作为一个对比参照,搭载这款机炮的A-10攻击机采用两个引擎,每个引擎的推力大约是四吨。也就是说如果你在飞机上搭载两个GAU-8同时开火,飞机会倒着开。

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么强大的后坐力是什么效果呢?举个栗子,如果你把GAU-8绑到一辆静止的车上,然后开始朝车后方开火,你会在三秒内突破高速公路的限速。

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如果要找人突破GAU-8的话,肯定要找俄罗斯人

俄罗斯研制的Gsh-6-30机炮,同样是30毫米口径,重量只有GAU-8的一半,但是射速能达到每分钟6000发。它主要是搭载在米格27上。

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它的推重比能达到40,也就是说如果你拿着它直直的对地面开火的话,它不但能飞起来,你还会感受到40G的加速度。40G是什么概念呢,一般人在垂直加速度超过5G的时候就会昏迷,经过训练的飞行员能够承受9G左右。


这个加速度太大了,其实即使是它绑在飞机上的时候,强大的后坐力还是个大麻烦。使用这个炮产生的后坐力很容易损伤飞机。即使把发射速度降到每分钟4000发依然问题多多,连发30发就会出现过热。


当然,如果你有办法造出一个足够强悍的能够承受这种加速度的系统,把它包在符合空气力学的罩子里,解决冷却问题,并且有勇气搭乘这个喷气背包的话,你就能够像海燕一样高傲地飞翔。

 

 

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