趣味物理学:续篇
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6.在月球上打靶

如果我们摘录苏联著名科学家齐奥尔科夫斯基的《在月球上》中的一段文字,就能更好地理解物体在重力的作用下如何运动。物体在地球上运动时,需要承受周围大气的干扰,所以虽然落体定律非常简单,但是必须附加一些条件,让运动的条件复杂多变。考虑到月球上不存在任何空气,所以,我们最好能在月球上建立一个专门针对落体的实验室,做一些重力的科学研究。

在我摘录这段文字之前需要跟大家声明,以下这段对话是小说中的两个人在月球上完成的,而射出的子弹如何运动是他们当时研究的话题。

“不过,火药在月球上真的会起作用吗?”

“在真空的环境下,爆炸物产生的力量肯定比在空气里的强大,因为冲击力的扩散会受到空气的阻碍。我们在这里不用考虑氧气的问题,因为火药本身包含了足够的氧气量。”

“我们不如把发射的方向调整为向上,如此一来,炮弹的弹壳就会掉落在我们附近……”

随着一道亮光在我们面前出现,我们似乎听到了“砰”的声响,地面出现了微微的颤动。

“枪塞跑到什么地方去了?它不应该跑到别的地方去啊!”

“枪塞是跟子弹同时滑膛而出的,但是它的位置不一定在子弹的后面,由于受到了大气的干扰,它的速度会受到影响,而在真空的环境中,由于没有空气的阻碍,即便是上升或是下落的羽毛产生的速度也和石头保持一致。我们可以做一个小实验,你准备一片羽毛,我准备一个小铁球,然后我们分别拿手里的东西扔向靶子,即使靶子再远,手持羽毛的你也可以像我一样不费吹灰之力命中靶子。物体的重力在真空中是非常微弱的,如果我将手里的小铁球扔出四百米远,你用同样的力气扔羽毛,也能扔出四百米的距离。况且,你扔羽毛的动作不会对你产生任何的负面作用,因为你扔羽毛时,根本使不了多大的力气。我们两个人都用同样的力量,瞄准远处那块红花岗石,将手里的东西扔过去吧……”

你会发现羽毛犹如被暴风带着呼啸前行,它的速度甚至比铁球还要快一些。“为什么射出去三分钟后的子弹,仍旧看不到它的踪影?”“两分钟过后,你就看见它了。”

没错,过了两分钟后,我们突然觉得地面出现了微微颤动的迹象,原来枪塞在离我们不远的地方来回蹦跳呢。

“我感觉这颗子弹好像飞了很长时间啊!它的飞行高度到底是多少呢?”

“七十千米。考虑到这里缺乏空气的阻力影响,重力又非常微弱,因此,这样的飞行高度实属正常。”

下面,我们来亲自计算一下。倘若射出的子弹从枪口飞出的一瞬间拥有500m/s的飞行速度(这个数字比较保守),那么这颗子弹在地球缺乏大气的地方的飞行高度应该是:

如果我们将子弹的飞行地点换成引力为地球的的月球,那么,子弹在月球上的飞行高度应该是: