枪的射程是1500m 能在1501m用手接住子弹吗? | |
www.wforum.com | 2024-07-21 18:53:11 中科院物理所 | 0条评论 | 查看/发表评论![]() |
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产生激波时,子弹受到的阻力和空气的压缩率、雷诺数、子弹的弹头形状都有关系。 不过,子弹的有效射程,恰恰和弹头的"超音速飞行距离"有关。 这是因为,大威力枪械子弹初速度远远高于音速,速度降低到亚音速时,激波变成压差阻力,产生的扰动会造成子弹头的不稳定。 尤其是破音障后,子弹随机散布的范围增大,大大影响命中率。 所以,大威力的枪械,达到最大有效射击距离时,速度都大于音速的340m/s。 这是一些子弹的最大超音速距离: 这些子弹的超音速飞行距离,都是稍大于最大有效射程的。 微型手枪,几克重的弹头,以200m/s的速度也能射杀人。 更不用说,接近50g,速度高达340m/s的大型弹头了。 单单算动能,后者就是前者的150倍左右。 12.7毫米子弹,弹重130g,弹头重46g。 子弹射击的初速为820m/s,远远超过音速。 会产生激波。 我们不妨来看看,子弹对人体产生的冲击究竟有多大的威力。 子弹高速射击在人体身上,可以把人体近似看做液体。 那么子弹击中人体的时候,可以引入冲击系数进行计算: 冲击力为: C为冲击系数,ρ为人体密度,S为子弹横截面积,v为子弹的速度。 从公式可以看出, 如果物体垂直于水面撞击,β趋近于90°时,C也趋近于无限小。[1] 这是不同研究人员对楔形物体撞击水面,得到C数值与夹角的关系。 子弹射入人体时,夹角可大于80°,那么冲击系数可低至0.1. 假如子弹尖端的半径可低于1mm,那么整个口径与尖端的比值高达200:1. 可得子弹头部对人体的最大压强约为: 人皮肤强度典型值是2.5~16MPa[2] 人类骨头的强度,一般在40~76MPa之间,头颅强度便在这个范围内[3]: 人体最强的股骨、胫骨之类,强度极限在120MPa左右[4]。 哪怕这个强度也比2GPa低了10多倍。 凭借近乎50g的重量,这颗子弹在音速下,足以轻松贯穿头颅。 想要不被一枪爆头,速度需要低至50m/s。 这个速度依然可以产生高达50MPa的压强,足以射穿肌肉,导致内脏破坏而死亡。 要让肌肉层都不会被击穿,差不多需要30m/s以下。 然而,飞出的子弹,速度真的能低到50m/s,甚至30m/s吗? 接下来我们不妨探讨一下,子弹达到最大射程时,对人体究竟还有多大的伤害。 毕竟原题目中问的射程,既可能是有效射程,也有可能是最大射程。 巴雷特M82A1使用M33型普通弹时,有效射程1500m,而最大射程却能达到6800m。 之所以,最大射程比有效射程远这么多,主要在于速度远低于音速的时候,空气阻力系数也会大大降低,可以让子弹飞行得足够的远。 破音障的时候,阻力最大,远远超过音速的时候,阻力系数也会逐渐趋近于理论值 要让子弹达到最大射程,射击的时候,和地面存在一定的夹角。 通常来说这个夹角在28-35°。 最远射程状态下,虽然子弹的速度大大降低,但依旧存在一定的速度。 这个速度的大小,我们可以简单而粗暴地估算一下。 如图,曲线的顶点,大约在以初速度直线飞行2/5的位置,这个高度为: 子弹从这个高度下坠,产生的速度为: 由于速度已经很慢了,空气阻力就不考虑了。 子弹击中目标的时候,由于弹道倾斜,子弹与目标的夹角大约为45°,那么还存在一个几乎相等的水平速度。 两个速度叠加在一起为: 把这个速度带入前文中的冲击公式,可计算出,子弹对人体依旧会造成1Gpa的冲击压强。 人依 不过,这里我们并没有考虑空气阻力。 实际也需要考虑空气浮力和摩擦力,但相对来说比较小,这里忽略不计。 仅仅考虑空气阻力时,有: C为空气的阻力系数;ρ为空气密度;S为子弹截面积;V为子弹速度。 从高空坠落,子弹达到终末速度时,子弹受到的助力等于重力。 有: 考虑阻力系数在0.1~0.5的范围内时,速度为:100~200m/s. 加上水平速度,就是150~300m/s。 考虑到前文计算出的上限值,其实子弹的终末速度,差不多在200m/s上下的范围。这个速度恰好是微型手枪的初速度,但由于子弹重了七八倍,射杀人也是轻轻松松的事情。 即便我们只取150m/s的下限。 这颗子弹对人体的冲击压强也高达450MPa。 这强度已经可以让部分钢材变形,自然能轻松击穿人的手掌,以及陷入头颅内。如果从太阳穴钻入,也是有可能爆头的。也就只有绕开内脏和大动脉,才有存活下来的可能性。 总之,一把巴雷特,无论怎么样射出子弹,有多远的距离,只要子弹能飞到,射中人体要害,就可能致死。 但如果这把枪的最大射程就只有1500m呢? 那就是小口径的枪械了。 同样把相关数据代入以上的公式,可得最终速度在100m/s左右。 但由于质量小了很多,动能变小了,冲击力变弱了。 计算得到的冲击压强,减少到50MPa上下。 这个压强,正好在人体骨骼的强度附近。 你用手接时,它足以击穿皮肤,掌骨有可能被击穿,也有可能不会。 看你的年龄,骨头成分比例,以及子弹射击角度和受风阻的情况。 综合来考虑的话,大概率这颗子弹会陷在你的手掌心里。 其实还有一种情况,小口径枪械,垂直朝天射击,子弹横躺坠地。 这样子弹产生的冲击就足够的小了,不会冲破你的皮肤了。 但我还是不建议徒手接,毕竟你的手不是死猪皮,怕烫啊。 总的来说,无论威力再小的枪械,距离再远,都不适合徒手接子弹。 《参考文献》 [1] 陈庆民, 吴宗成, 王丑丑. 二维对称物体的入水冲击研究[C]. 第八届全国流体力学学术会议论文摘要集. 2014. [2] 卢天健, 徐峰. 皮肤的力学性能概述[J]. 力学进展, 2008. 38(4):393-393. [3] 徐晋彬, 张宏民. 人颅骨力学性质的实验研究[J]. 医用生物力学, 1996. 011(001):5-9. [4] S.C.Cowin, 王德琪, 董务民. 骨的力学性能[J]. 力学进展, 1985(01):92-109. |
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