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Friday, March 4, 2016

跳進水中能夠防止被子彈打到嗎?

在許多動作電影中,主角被一群壞人拿槍掃射的時候,他們有時候會跳進水中,讓子彈的速度被水減低,如此一來射向他們的子彈就無法傷到他們了。但是我們都知道,電影裡演的情節不會完全是真的,雖常識告訴我們水的阻力比空氣大的多,但是跳進水中真的就不會被子彈射穿嗎?而要潛下多少深度才能不被打到呢?

根據這個主題,科學家做了一些實驗。他們拿不同威力的槍,以23度的角度朝游泳池的水面下射擊,並在水面下放置一個彈道明膠。科學家根據槍的威力調整明膠在水中的深度,並且在擊發槍枝後檢查子彈是否穿過明膠。一開始,他們先使用9mm的手槍,威力是實驗中最弱的槍。他們發現,明膠如果放置在水面下約3英呎(約91公分)的地方,子彈就完全無法穿透明膠。接著,他們分別又測試了來福槍以及散彈槍,這兩種槍的威力都比手槍還大,但是這兩種槍也沒辦法穿透被放在水下3英呎的明膠。在實驗的最後,他們拿出實驗中威力最強的槍,這把槍能讓子彈達到每秒秒3000英呎(915公尺)的速度,而子彈的重量約為300公克。這算是把威力非常大的槍。但是,經過實驗發現,即使是威力如此強大的槍,只要躲到水面下5英呎(約1.52公尺)的地方,子彈就完全不會造成威脅。而且科學家發現,這把威力強大的狙擊槍發射的子彈進入水中後竟然變成了碎片,可見水的阻力非常的大。

左圖為物體受流體阻力的公式,Fd=阻力大小,ρ=流體密度,V=物體在流體中的速度,Cd=物體的阻力系數(由物體的形狀和大小決定),A=受組力面積

空氣的密度在室溫下為1.184kg/m3  
水的密度為 1000kg/m3   

由此可知在子彈具有相同速度、質量、以及大小和形狀的情況下(Cd、A、V不變),根據圖中的公式,子彈在空氣中以及在水中受到的阻力差了約845倍。[子彈受水阻力 / 子彈受空氣阻力= 1000(水的密度)/1.184(空氣的密度)=約845]
這也就是為甚麼在水面約1-2公尺以下可以防止大部分槍枝的攻擊。同時,這也證明了電影裡的情節並不是沒有根據,而是事實。

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