2013年2月4日星期一

[多图+视频]以超音速射出的乒乓球 杀伤力有多大？_cnBeta 科学探索_cnBeta.COM


[多图+视频]以超音速射出的乒乓球 杀伤力有多大？

raymon725发布于 2013-02-04 14:50:15|7809 次阅读 稿源:cnBeta.COM 分享至新浪微博 转贴到开心网 分享到校内人人网 添加到Google书签

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有史以来，乒乓球选手击出的最快球速约为70英里/小时(113km/h)。普杜大学机械工程系教授Mark French以及他的研究生们(Craig Zehrung和Jim Stratton)，已经在课堂上造出了一把演示用的气枪，能将乒乓球以1.2马赫(900mph或1448km/h)的速度射出。如下图所示，这个速度足以在标准的球拍表面打出一个大孔。

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将赛璐珞材质的乒乓球，以1.2马赫(超音速)的速度射出，足以击穿一个标准的球拍。

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互联网上有各种使用储压方式击出乒乓球的方案，速度在100-300mph(161-483km/h)之间。最简单的案例是，"枪支"由一个刚好可以放下乒乓球的开放管(通常为PVC管)组成。管的每端由足以承受大气压的薄膜密封，而管中的空气已被抽除。

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超音速乒乓枪的示意图（图片来源：Mark French）

若要"开火"，只需把乒乓球贴近后膜，再(通过刀子或尖刺)弄出一个缺口。涌入的空气会加速乒乓球，并吹破前膜。尽管有些设计还包括了一台空气压缩机，但管中的空气受到气流法则的约束，其速度远低于音速。

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拉瓦尔喷嘴(收缩膨胀)的工作原理示意(图片来源：Wikipedia)

French教授和他的学生们希望制定一个拉瓦尔喷嘴(convergent-divergent nozzle)如何让亚音速气流升至超音速的演示。由上图所示，(左端的)喷嘴入口处有一个压力源。在这一点，压力和温度都是大的，但速度是低的(气体的膨胀不是由总压驱动，而是梯度的)。以另一种方式看，在喷嘴的入口处，气体还没有扩展到真空中，而是进入了一个压力几乎一样的区域。

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当气体流经所述喷嘴的汇聚部，其速度增加。气体无处可去，因此压缩流体通过一个较小的直径时速度会增加。在其"咽喉部"(直径最小的地方)，气体速度达到 音速。此时，较大的进气压力将不会让气体变得更快(这种情况叫做"扼流"，chocked flow)。随着气体在喉部膨胀到分叉(出口)部分，其温度和压力将被转化为更大的超音速。

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为了验证"亚音速-超音速流"的转换，French教授及其团队设计了如上所示的"气枪"，压力容器的尾端由层压胶带(Laminating tape)封口。两端的喷嘴和枪筒都被排空，因此气体流会是畅通无阻的。总的来说，"枪"的长度略小于12英尺(3.65米)。

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如需"开枪"，容器内的压力将会增加，直至胶带破裂。French发现2层的胶带会在60psi(414千帕)左右破裂，而3层胶带则在90psi(620千帕)左右。球速通过一台高速摄像机拍摄的带刻度的画面来测量，典型的速度略超1448km/h(900mph)——也可称之为1.23马赫——这已是苏联时代的米格19战机的最高速度。


"乒乓球大炮的"介绍和演示视频

本文的首张照片应该能让读者信服——乒乓枪可不是玩具。乒乓球的动能和动量，几乎已与点32口径的ACP手枪相仿——不是防御的最佳选择，却颇具杀伤力。

[来源：arXiv.com(PDF) , via MIT Technology Review]
[编译自：gizmag]

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共 30 条评论，显示 30 条
第1楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:27:56
乒乓球怎么样了？
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第2楼 bigff 发表于 2013-02-04 15:28:14
蛋疼，故发明打蛋器。
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第3楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:29:04
换成鸡蛋可能威力更大
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第4楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:30:13
坑爹，视频只有介绍 没有演示
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第5楼 koko851 发表于 2013-02-04 15:30:24
视频讲述人类是如何繁衍后代的。
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第6楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:30:24
看不懂。。
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第7楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:36:38
接触球拍就熟了。
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第8楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:37:11
我镇选手的必杀技居然被泄露了。
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第9楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:38:55
话说乒乓球真的能承受如此大的加速度?
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第10楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:39:22
日本漫画有素材了
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第11楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:47:58
看到乒乓球拍后面墙上的黄色放射状图形没
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第12楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:49:06
已经有这个漫画了。
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第13楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:54:07
还货已不是乒乓球，是炮珠
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第14楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:55:17
外国人真是相当没事做啊
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第15楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:56:41
将赛璐珞材质的乒乓球，以1.2马赫(超音速)的速度射出，足以击穿一个标准的球拍。 好好看内容
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第16楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 15:59:56
改变了材质的乒乓球就不叫乒乓球了吧？
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第17楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:01:50
教授说英文的普度大学居然在法国？
小编真是没下限
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第18楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:04:52
这有什么意义？美国军队打仗带乒乓球不带子弹？
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第19楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:04:59
有没有人喷nokia
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第20楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:05:59
普渡大学什么时候变成法国的了？
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第21楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:08:06
以超音速的球拍回击以超音速的乒乓球，又会怎样
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第22楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:37:59
用精灵球吧
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第23楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:39:50
买PP球和PVC管实名制~
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第24楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:46:24
超音速射乒乓球
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第25楼 叫兽 发表于 2013-02-04 16:46:54
教授的名字叫French，，，机翻囧了吧
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第26楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:49:04
两个超音速相撞，爆炸
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第27楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 16:59:17
中国的乒乓球要开始没落了
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第28楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 17:28:22
你哪只眼睛看见改材质了？
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第29楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 17:32:35
诺基亚笑而不语
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第30楼 匿名人士 发表于 2013-02-04 17:54:38
让我想起电影《老无所依》
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热门评论
匿名人士 发表于 2013-02-04 15:27:56
乒乓球怎么样了？
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匿名人士 发表于 2013-02-04 15:37:11
我镇选手的必杀技居然被泄露了。
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匿名人士 发表于 2013-02-04 15:29:04
换成鸡蛋可能威力更大
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匿名人士 发表于 2013-02-04 15:39:22
日本漫画有素材了
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