5.水下射擊

【題目】菲律賓群島的棉蘭老島附近的水深可達11千米，這里是世界海洋最深的地方之一。

假如在這里的海底有一支子彈上膛的氣槍，并且槍膛里是壓縮空氣，那么在水下扣動扳機的話，能否將子彈發射出去？

關于這支氣槍的子彈射出速度，我們用轉輪手槍的270米/秒來表示。

【解題】子彈在水下“射出”時，有兩個相反的壓力作用于它：水的壓力和槍膛中壓縮空氣的壓力。這兩個壓力的大小很重要，如果水的壓力大于空氣壓力，子彈就不可能被射出槍膛，但如果情況恰好相反，子彈就能被射出了，所以我們最好把這兩個壓力計算出來進行一下比較。

計算水的壓力很容易：每10米水柱的壓力相當于1千克/厘米2的壓力，也就是一個大氣壓，那么11千米水柱的壓力就是1100千克/厘米2。

假設這把氣槍的口徑與轉輪手槍一樣都是0.7厘米，那么槍膛的截面積就是方厘米，子彈發射瞬間所能承受的水壓為：（1000×0.38）千克=418千克。

接下來該計算槍膛中的壓縮空氣的壓力了。子彈在槍膛中的運動一定不會是勻加速運動，但為了演算起來更清晰簡潔，我們假設它是勻加速運動，然后計算出通常情況下子彈在槍膛中運動的平均加速度。

在公式表格中我們找到了公式。用v代表子彈在槍口時的速度，a表示平均加速度，s表示槍膛的長度，也就是在壓縮空氣的作用下子彈走過的距離，假設這個值為22厘米。將v=270米/秒=27000厘米/秒與22=s厘米代入公式中，可推出270002=2a×22，計算結果為a=16500000厘米/秒2。

這個加速度似乎大到超乎我們的想象，但這并不奇怪，因為通常情況下子彈通過槍膛的時間都是極短的。假設子彈的質量為7克，現在我們用公式maF=來計算空氣作用于子彈的壓力：

F=7×16500000達因=115500000達因≈1150牛頓

由于1千克≈10牛頓，而115千克≈1150牛頓，因此空氣作用于子彈的壓力大約是115千克。

可見，子彈發射的瞬間受到了來自壓縮空氣的115千克的推力，同時受到了來自相反方向的418千克的水的壓力。在這種情況下，子彈不僅不會被射出槍膛，甚至還會被水的壓力往槍膛的深處猛推。

當然，氣槍不可能產生這么大的壓力，但現代科技完全有能力制造出能與轉輪手槍一爭高下的氣槍。