5.水下射击

【题目】菲律宾群岛的棉兰老岛附近的水深可达11千米，这里是世界海洋最深的地方之一。

假如在这里的海底有一支子弹上膛的气枪，并且枪膛里是压缩空气，那么在水下扣动扳机的话，能否将子弹发射出去？

关于这支气枪的子弹射出速度，我们用转轮手枪的270米/秒来表示。

【解题】子弹在水下“射出”时，有两个相反的压力作用于它：水的压力和枪膛中压缩空气的压力。这两个压力的大小很重要，如果水的压力大于空气压力，子弹就不可能被射出枪膛，但如果情况恰好相反，子弹就能被射出了，所以我们最好把这两个压力计算出来进行一下比较。

计算水的压力很容易：每10米水柱的压力相当于1千克/厘米2的压力，也就是一个大气压，那么11千米水柱的压力就是1100千克/厘米2。

假设这把气枪的口径与转轮手枪一样都是0.7厘米，那么枪膛的截面积就是方厘米，子弹发射瞬间所能承受的水压为：（1000×0.38）千克=418千克。

接下来该计算枪膛中的压缩空气的压力了。子弹在枪膛中的运动一定不会是匀加速运动，但为了演算起来更清晰简洁，我们假设它是匀加速运动，然后计算出通常情况下子弹在枪膛中运动的平均加速度。

在公式表格中我们找到了公式。用v代表子弹在枪口时的速度，a表示平均加速度，s表示枪膛的长度，也就是在压缩空气的作用下子弹走过的距离，假设这个值为22厘米。将v=270米/秒=27000厘米/秒与22=s厘米代入公式中，可推出270002=2a×22，计算结果为a=16500000厘米/秒2。

这个加速度似乎大到超乎我们的想象，但这并不奇怪，因为通常情况下子弹通过枪膛的时间都是极短的。假设子弹的质量为7克，现在我们用公式maF=来计算空气作用于子弹的压力：

F=7×16500000达因=115500000达因≈1150牛顿

由于1千克≈10牛顿，而115千克≈1150牛顿，因此空气作用于子弹的压力大约是115千克。

可见，子弹发射的瞬间受到了来自压缩空气的115千克的推力，同时受到了来自相反方向的418千克的水的压力。在这种情况下，子弹不仅不会被射出枪膛，甚至还会被水的压力往枪膛的深处猛推。

当然，气枪不可能产生这么大的压力，但现代科技完全有能力制造出能与转轮手枪一争高下的气枪。