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          以超音速射出的乒乓球 殺傷力有多大?(視頻+多圖)

          有史以來,乒乓球選手擊出的最快球速約為70英里/小時(113km/h)。法國普杜大學機械工程系教授Mark French以及他的研究生們(Craig Zehrung和Jim Stratton),已經在課堂上造出了一把演示用的氣槍,能將乒乓球以1.2馬赫(900mph或1448km/h)的速度射出。如下圖所示,這個速度足以在標準的球拍表面打出一個大孔。

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          將賽璐珞材質的乒乓球,以1.2馬赫(超音速)的速度射出,足以擊穿一個標準的球拍。

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          互聯網上有各種使用儲壓方式擊出乒乓球的方案,速度在100-300mph(161-483km/h)之間。最簡單的案例是,"槍支"由一個剛好可以放下乒乓球的開放管(通常為PVC管)組成。管的每端由足以承受大氣壓的薄膜密封,而管中的空氣已被抽除。

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          超音速乒乓槍的示意圖(圖片來源:Mark French)

          若要"開火",只需把乒乓球貼近后膜,再(通過刀子或尖刺)弄出一個缺口。涌入的空氣會加速乒乓球,并吹破前膜。盡管有些設計還包括了一臺空氣壓縮機,但管中的空氣受到氣流法則的約束,其速度遠低于音速。

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          拉瓦爾噴嘴(收縮膨脹)的工作原理示意(圖片來源:Wikipedia)

          French教授和他的學生們希望制定一個拉瓦爾噴嘴(convergent-divergent nozzle)如何讓亞音速氣流升至超音速的演示。由上圖所示,(左端的)噴嘴入口處有一個壓力源。在這一點,壓力和溫度都是大的,但速度是低的(氣體的膨脹不是由總壓驅動,而是梯度的)。以另一種方式看,在噴嘴的入口處,氣體還沒有擴展到真空中,而是進入了一個壓力幾乎一樣的區域。

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          當氣體流經所述噴嘴的匯聚部,其速度增加。氣體無處可去,因此壓縮流體通過一個較小的直徑時速度會增加。在其"咽喉部"(直徑最小的地方),氣體速度達到 音速。此時,較大的進氣壓力將不會讓氣體變得更快(這種情況叫做"扼流",chocked flow)。隨著氣體在喉部膨脹到分叉(出口)部分,其溫度和壓力將被轉化為更大的超音速。

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          為了驗證"亞音速-超音速流"的轉換,French教授及其團隊設計了如上所示的"氣槍",壓力容器的尾端由層壓膠帶(Laminating tape)封口。兩端的噴嘴和槍筒都被排空,因此氣體流會是暢通無阻的。總的來說,"槍"的長度略小于12英尺(3.65米)。

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          如需"開槍",容器內的壓力將會增加,直至膠帶破裂。French發現2層的膠帶會在60psi(414千帕)左右破裂,而3層膠帶則在90psi(620千帕)左右。球速通過一臺高速攝像機拍攝的帶刻度的畫面來測量,典型的速度略超1448km/h(900mph)——也可稱之為1.23馬赫——這已是蘇聯時代的米格19戰機的最高速度。

          本文的首張照片應該能讓讀者信服——乒乓槍可不是玩具。乒乓球的動能和動量幾乎已與0.32口徑的ACP手槍相仿——不是防御的最好選擇,卻頗具殺傷力。

          網友評論3

          1. 沙發
            頭像貼吧:

            這個這么可怕呀。。

            2014-02-27 12:39
          成1人性直播