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1 # 論道今朝
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2 # 做個逆襲的高富帥
偉大的物理學家牛頓受到蘋果墜落砸到頭部的啟發,提出了萬有引力定律,即兩個有質量的物體,都會有相互吸引的能力,這個力的大小與二者的質量乘積成正比,與它們之間的距離平方成反比。牛頓萬有引力的提出,為近現代物理的迅速發展奠定了堅實基礎,成為現代物理體系的基石和重要組成部分。
大到宇宙中的星體,小到微觀粒子,它們之間都會存在著萬有引力的作用,只不過在微觀世界裡,引力的作用效果遠遠沒有強核力、弱核力以及電磁力明顯而已。我們放眼宇宙中的星體,它們所呈現出的規律性運轉,萬有引力在其中發揮了至關重要的作用。
如果兩個物體相對靜止,那麼在沒有其它外力的作用下,萬有引力會使它們有相互靠近的趨勢和實際效果,如果兩個星體沒有呈現出圍繞某一方旋轉的狀態,而是相對靜止,那麼在萬有引力作用下它們勢必會碰撞到一起。而在現實宇宙中,衛星圍繞行星、行星圍繞恆星運動是常見的現象,雖然它們之間都存在著萬有引力,但圍繞旋轉的一方始終沒有墜入引力源,從運動的軌跡上看,有兩個方面的決定性因素,第一是圍繞運動的物體擁有一定的軌道切向線速度,第二是被圍繞執行的引力源星體是球體,其表面擁有一定的曲率。
從物體圍繞運動的軌跡來看,雖然萬有引力的作用是持續影響著物體的運動狀態的,物體勢必會連續進行著向星體質心處的墜落過程。然而,由於物體擁有一定的軌道切向線速度,同時星體的表面有一定的曲率,那麼,在物體在向著引力源墜落的過程中,其切向的移動會使其與星體表面的距離拉大,當單位時間物體墜落的距離,與拉大的距離相一致時,物體就會呈現出以一定的線速度圍繞著星體持續公轉的狀態。
人們可以根據萬有引力公式和向心力公式,計算出物體圍繞一個星體旋轉,所需要的一個最低極限線速度值,即為:V=(G*M/r)^(1/2),其中M為星體的質量,r為物體與星體質心的距離。當低於這個速度極限時,物體受引力作用所墜落的距離,抵消不了星體表面曲率和線速度執行之間帶來空間拉大的影響,物體最終會墜落到星體表面。
那麼當物體的切向線速度達到一定程度之後,就能夠有能力擺脫星體引力的束縛,也就是說切向移動所帶來的空間距離提升,要持續大於向引力源墜落的距離。這個時候物體的動能應該等於其重力勢能,推匯出此時的速度V=(2G*M/r)^(1/2),這個速度被科學家稱為逃逸速度,即第二宇宙速度,它的值為上述環繞速度-宇宙第一速度值的根號2倍。
從以上兩個公式,我們可以看出,決定著物體能否環繞或者擺脫一個星體執行,關鍵是其軌道切向線速度是否能突破該星體的第一或者第二宇宙速度,而這兩個速度的界定,與物體本身的質量無關,僅與星體的質量以及物體距離星體質心數值有關。透過計算,我們可以看到,在月球上,一個物體能圍繞月球執行的最低速度為1.68公里/秒,逃逸速度為2.4公里/秒。
在判斷在月球上發射的子彈,能否不落到月表而永遠執行下去,除了剛才計算出的不繞或者逃逸速度之外,還要有一個方向的說明。前面提到了,無論是第一宇宙速度還是第二宇宙速度,它們都是物體在圍繞星體執行軌道上的切向線速度,也就是說這個速度值是平行於星體表面的一個速度值。如果我們在一個星體上發射火箭,其最終的方向不是平行於星體表面,而是成一定的夾角,甚至垂直或者反向的話,那麼,在其順著星體自轉方向,物體的切向線速度值就會相應衰減,雖然在星體自轉慣性的作用下,物體會在飛行過程中獲得一部分的切向線速度,但其最終合成的有效切向線速度,就會不同程度地低於其發射初始速度值,也就造成了要實現環繞星體執行或者從星體表面逃逸,所需要的最小速度要大於該星體的第一和第二宇宙速度。這也是為什麼我們在地球上發射火箭時,通常情況下都要進行幾個階段的變軌,使其軌道切向線速度最終平行於地球,這樣所需要的環繞速度就會非常接近於地球的第一宇宙速度,從而達到減少能源消耗和飛行成本的目的。
從理論上看,只要子彈從月球上激發出(不考慮在月球上的激發條件),那麼其在飛行過程中的水平線速度只要大於1.68公里每秒,則該子彈就會實現圍繞月球永久執行。而假如該顆子彈垂直於月球發射,則所需要的最低速度則要遠大於1.68公里每秒。目前,世界上常用的手槍子彈速度約為500公里每秒以下,普通步槍子彈的速度為700公里每秒左右,狙擊槍、重機槍子彈的速度為1000-1500公里每秒,對比以上月球的第一宇宙速度,即使其水平發射,也達不到能夠持續圍繞月球執行的目標,執行一段距離以後都會墜落到月球表面,更何況是垂直髮射呢。
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3 # 兔哥哨位
這個問題有點意思,不過這種可能基本是沒有,雖然月球上的引力小,子彈飛行距離遠,但子彈還是會落下來的,不過,絕對不會掉進槍管裡面去。為什麼?很簡單,彈頭直徑大於步槍口徑。槍支都是有膛線的,膛線對於彈頭而言,就相當於是導軌,目的是讓彈頭產生螺旋轉動,其原理是根據陀螺效應而來,高速旋轉的彈頭在出膛口後,不會因為空氣摩擦、氣流擾動出現重力失衡發生滾轉,也就是“翻跟頭”,同時彈道穩定性高,能夠獲得精度,這是子彈需要膛線的原因。
子彈也需要火藥燃燒氣體壓力把子彈推送出槍管,因此,彈頭的直徑都大於陽膛線,小於陰膛線。槍管的膛線就是一個導軌,所以就有了兩個口徑,一個是凸起的陽膛線,一個是凹進去的陰膛線,而子彈的直徑大於陽膛線,在陽膛線至陰膛線之間,步槍口徑是以陽膛線為參考值。以AK-47的槍彈為例,AK-47使用的子彈是7.62×39mm М43中間威力步槍彈,實際上M43子彈的彈頭直徑並不是7.62毫米,而是7.92毫米。再如:北約使用的7.62毫米步槍彈彈頭直徑是7.82毫米;5.8毫米步槍彈的彈頭直徑是6毫米。
由此來看,子彈的直徑是大於步槍口徑的,這是子彈需要獲得膛線產生的導軌陀螺效應,同時也需要有一定的氣密效能,滿足火藥氣體壓力對彈頭的推動作用。子彈等於是從步槍的槍管中擠出去的,受火藥氣體高溫高壓的作用,脫離槍口的瞬間會有一個膨脹彈性回彈作用,也就是說子彈的體積大了,想再回到槍管中來是不可能了。
子彈在月球上是可以發射的,雖然月球沒有大氣,但子彈本身就是一個密閉的結構,火藥中都有可共燃燒的氧氣,子彈發射藥也不是填滿整個空腔,有空間,足夠子彈發射需要,所以,子彈即便是在水裡也可以發射,只不過是受水的密度限制距離有限而已。而月球上正好相反,沒有大氣,阻力為就小了,但月球也是有吸引力的,所以,子彈會落下來,只不過需要比地球更長的時間,當然,落下來了即便是正對著槍管,也不會在落入槍管裡去了,沒有這麼大的壓力,月球上子彈下落速度比地球上肯定也要慢,所以,題目所說的情況是不可能的。
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4 # 力鼎
月球的質量和半徑都比地球更小,它的表面重力也更小,其表面重力加速度大約是地球的六分之一。因此,擺脫月球引力的逃逸速度也就越低,大約為2.38千米/秒(地球的為11.2千米/秒)。子彈的出膛速度大都約為每秒一千米,最快的一般也只有1.5千米/秒,並不會超過月表的逃逸速度。所以在月球上向上打出一顆子彈,它不會脫離月球引力控制而在太空中一直飛行,而是會被月球引力拉回地面。如果子彈的出膛速度為1.5千米/秒,那它在月球上的最大飛行高度為1152公里。可見,在較弱的引力和幾乎沒有空氣阻力的月球上,子彈可以向上飛行很遠。月球的第一宇宙速度約為1.68千米/秒。只要物體以這個速度飛行,它們就不會掉下來,而是會一直依靠慣性飛行,成為繞著月球飛行的衛星
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5 # 大志遠思想空間
切,對月球上什麼都不知道,一看問題,就知道你沒上過月球!人類上沒上去過還是個未知數呢。
還想在月球上開槍嗎?你在月球表面能夠打得著槍嗎?也就是說槍裡的子彈根本打不響。因為月球上沒有空氣,當然已經沒有氧氣,彈藥點不著,子彈還是子彈。
當然還有特殊情況,比如在月球表面建立一個月亮艙,如果把環境造的和地球上一樣,在那裡面打槍是可以打出去的,而且打的更準,同時更遠,因為月球的吸引力只有地球的1/6。當然很可能一槍把月球艙打壞了,結果把自己也打失敗了,成了自作自受了。
當然這是自己的理解和想象,就當原創吧,肯定還沒有很多問題,然後再改正豐富吧。林狐衝指出我的理解錯誤,謝謝。月球垂直打槍,當然會回到槍管,子彈在月球只有重力加速度。問題又來了,子彈飛出去,在月球上還有其他阻力嗎?
回覆列表
月球的引力很小,在月球上開槍子彈會比在地球上飛得更快、更遠,落下的時間更長,向下落的速度更慢。如果在月球上垂直向上開槍,子彈會等半天都落不下來,可能會失去動力後不知道飄到哪裡去了。