自制的空气枪能有多大能量?
比动能大于1.8J/cm²就会被认定为枪支。有小伙伴好奇1.8焦耳听起来也不算大呀?于是我们决定做个实验来估算一下。
实验器材:所标杯、空瓶子、量杯、卷尺。
实验过程:前期实验过程与NO.231期相似。先将盖上瓶盖的空水瓶拧上几圈,快速拧松瓶盖,由于压力差,瓶盖会突然飞出去,测量瓶盖飞出去的距离。向“扭曲”的空瓶中灌满水,再将空瓶中的水倒入量杯中,以此来估算扭曲后瓶子的体积(扭曲前瓶子体积为500ml)。特别注意:实验有一定风险,小朋友要在家长的陪同下进行哦。
原理解说:通过挤压水瓶,瓶内压强增大,瓶盖内外产生了一个压强差,瓶盖受到一定的压力。
把盖子拧开后,压力推动盖子一段距离做功,赋予瓶盖初始动能。
我们利用手机拍摄的频率为60Hz,瓶盖在最初的3帧内飞行了约90厘米的距离,瓶盖的质量约为3克,因此它的初始动能约为:而由理想气体公式可知,瓶盖两端的气压差约为1/5个大气压,即20kPa,瓶盖的面积为5平方厘米,瓶盖弹射过程移动的距离为3厘米,因此气压差做的功为:由于瓶子气密性质量问题,气体非理想气体,或瓶盖形状大小、初速度影响空气阻力等诸多影响因素,本实验会有较大的误差。
进行实验有很多种方法,如果不是小编这种金刚芭比手劲稍大类型的女孩子,也可以采用物理&化学方法增大瓶内压强,比如摇晃可乐瓶,使可乐中的二氧化碳逸出,或者在瓶内放置小苏打和醋酸,二者反应产生气体等(注意!千万要注意安全,像可乐+曼妥思等反应剧烈、产生大量气体的组合不要尝试)增加瓶内压强,然后看看瓶盖可以弹出多远。