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科学家实现乒乓球以超音速射出可穿透球拍(组图)

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近距离射击,乒乓球穿透了一个传统球拍

如何制造超音速乒乓枪:科学家在实验室组装这种经过改进的低科技乒乓枪



该科研组绘制的这种经过改进的乒乓枪的示意图



拉伐耳喷管的工作原理,这种装置是一位瑞典工程师1888年为蒸汽轮机设计的


研究人员在他们的实验室发射的乒乓球达到了比从天空中呼啸而过的F-16超音速战斗机更快的速度


北京时间2月7日消息,据国外媒体报道,设想一个乒乓球以比从天空中呼啸而过的F-16超音速战斗机更快的速度飞出,结果将会怎样?做这些只需一些粘性胶带。美国印地安那州普度大学的一个科研组利用经过改良的乒乓枪,在他们的实验室里完成的一项演示,一定会令英国广播公司儿童电视节目《蓝彼得 (Blue Peter)》的主持人感到骄傲。

  这所大学的机械工程师马克-弗兰奇和他的研究生克雷格-泽伦格及吉姆-斯特拉顿已经证实,他们定制的乒乓枪能够以每秒超过400米的速度射出乒乓球,这大约相当于1.2马赫。弗兰奇教授和他的学生希望能够演示拉伐耳喷管(也称缩放式喷管)是如何把亚音速气流转变成超声速流的。科学家解释说,“乒乓枪是演示加速度和空气里的压力差功率的一种非常受欢迎的工具。计算流体动力学曾被证实是一个具有挑战的问题,因为它包括一系列特别难模拟的空气动力学现象。该科研组设计的乒乓枪是可靠的低科技。它由一个用几层管道胶带(duct tape)密封的压力室组成”。

  当压力室的压力超过大约620千帕时,胶带会发生爆裂,使压力波进入一个特殊喷管,即拉伐耳喷管。压力波从这里进入枪管,接着气流会以超音速把乒乓球射击出来。拉伐耳喷管设计产生了超音速。压力室的中间收缩,形成一个不对称平衡的沙漏形状。这是1888年瑞典工程师古斯塔夫-德-拉伐耳为蒸汽轮机设计的,拉伐耳喷管还被用在超音速喷气式发动机上。空气流进入喷管后,会因受压不断加速。在中间的收缩部位,气流速度达到声速,并很快超越这个速度,并在压力室开始膨胀的地方变成超音速。然后这种超音速气流会进入枪筒,把乒乓球加速到超音速。

  该科研组称,经过改进,“我们利用最高记录每秒1.6万帧、曝光时间是1/128000秒的高速摄像机测量乒乓球的速率。并通过间隔是0.25英寸(0.635厘米)的刻度校准网格测量球的速度。射击期间的速率变化相对较小,只有百分之几。摄像机拍摄的一次典型射击的结果显示的速率是每秒406.4米,这相当于1.23马赫。”由于实现了以音速发射乒乓球的壮举,研究人员发出警告说:“这种装置在受控环境下使用非常重要。速率的增加大大增加了乒乓球的动能,因此一定要确保球发射出去后及时捕获。另外,所有围观者都站在喷管后,以免乒乓球弹跳或者反弹伤到人也很重要。”



Sanmudashu 发表评论于
楼下二位高手,所列举的两个反例並不成立!湏知,水是连续流体,水锯当然可以成立,檐水穿石也是亊实!但是请问单是一滴水能做到嗎?同样,激光的例子也不淢成立!激光是单色的同步偏振光!其共振可产生很大的能量!同样单一的一个激光脉冲也干不了什么事啊!必须一连串的脉冲,才干得了活!
湏知,乒乓球是非连续的刚体,也不可能一万,百万个的打过去啊!
对不起,吃得太飽了,玩玩而已!
arche 发表评论于
sanmudashu过于自信,这种问题都要实验证实,不能凭空想象下结论,意想不到的事太多了。
下面有朋友提到水枪采矿,我还看到过水锯伐木的报道,都是利用高速水流切割固体的例证。光线看似毫无硬度可言,但是激光可以摧毁坚硬的金属,要不是这些事实已确凿存在,凭sanmudashu的想象,怎么也不会相信的。
idiot94 发表评论于
sanmudashu: 你怎么简单就下不可能的结论呢?这个原理讲的很清楚,关键是通过超音速喷管把*气流*加速到超音速,然后这个气流推动乒乓球,如果在加速过程中间能使乒乓球不受损坏,保持在气流的中央地带,那么高速气流前端的波包会在短距离内推开管外的低速介质,这整个过程中乒乓球本身受到的冲量不会很大,不会在碰到球拍之前解体。碰到球拍之后,乒乓球当然也会解体,但是这么大的速度,木质的球拍被洞穿是必然的。

所以关键只是如何保证在加速过程中乒乓球不受损伤的问题。这也不应该太难,乒乓球的固有弹性和球体的形状正好是最佳的保护。
sanmudashu 发表评论于
这些所谓科学家唬人了吧?它应该是跟永动机一样不可能的事!试想想,1。若是比赛用的乒乓球,在平常的空气中加速到超音速,算一算乒乓球本身的体积,形状及质量,高速时它的运动阻力有多大呀?根本不可能达到超音速!2。就算加速到了超音速(再强调一次,这是绝无可能的!)以乒乓球本身的强度,碰到球拍是,应该是乒乓球先体解,而不是球拍!!!
sanmudashu 发表评论于
这些所谓科学家唬人了吧?它应该是跟永动机一样不可能的事!试想想,1。若是比赛用的乒乓球,在平常的空气中加速到超音速,算一算乒乓球本身的体积及质量,高速时它的运动阻力有多大呀?!2。就算加速到了(再强调一次,这是绝无可能的!)以乒乓球本身的强度,碰到球拍是,应该是乒乓球先体解,而不是球拍!!!

bokuwa 发表评论于
用鸡蛋试试
SHIFRA 发表评论于
其实是气流冲破球拍.这实验本身有问题.枪口应离球拍10m以上.
37213824 发表评论于
出膛的应该是乒乓球皮吧?
sdhaohan 发表评论于
不奇怪,关键是速度(动能),美国M1坦克的装甲够厚够实,曾经被一铜弹穿透。
helloguys 发表评论于
高压水枪一直应用于采矿。再坚硬的岩石也可以用水切开。
rougeriver 发表评论于
再加一则消息:科学家最新发现,5毛钱的一驼口水把钓鱼岛给封死了....
snake2013 发表评论于
中国一直独霸乒坛,这回老外找到秘密武器了
wwhhjj 发表评论于
是乒乓球穿透球拍,还是超音速气流冲破球拍?我倒想看看那个穿透球拍的乒乓球变成了什么样。
名笔名 发表评论于
中国应研究超高压水炮,装在海监船上,一炮就能用水将钢板射裂,完全有这个可能。和平时期的利器。
meldyhk 发表评论于
乒乓球用特殊材料做的吧。普通的球还没出镗估计就被压扁了。
5m3incisal 发表评论于
不是很有趣的实验, 速度够快的话, 这颗乒乓球可以去月球过年.
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