世界级乒乓球运动员的扣球速度可以达到每小时近 70 英里。根据我的经验,以这样的速度回击球非常困难。想象一下,如果击球速度快四倍以上,即使是最好的球员也能击中它吗?为了找到答案,我设计了一种乒乓球大炮,它发射球的速度几乎是音速的一半。 大炮的威力源自波义尔定律,该定律(简化)表明压力与体积成反比。例如,如果你将空气放入一个压力很大的小型容器中,然后将其释放到一个更大的容器中(例如枪管),压力就会下降。这会导致空气体积瞬间膨胀,将共享该空间的任何物体(如子弹)射出。 波义尔定律还被运用在历史上最重要的气枪之一:发现者气枪上。18 世纪初,奥地利军队曾使用过这种气枪,但最出名的是梅里韦瑟·刘易斯在 1803-06 年刘易斯和克拉克远征期间携带的武器。他的步枪至今仍可在弗吉尼亚军事学院博物馆看到。 我用 PVC 管制作了刘易斯的武器。一小段管子充当储气罐。一个在五金店售价约 15 美元的洒水阀控制着开口。我将阀门的顶盖连接到空气压缩机的吹管附件上。然后,我用自行车泵给储气罐充气。当我拉动吹管杆时,它会打开洒水阀上的一个端口,让高压储气罐中的空气进入充当枪管的较长 PVC 管中。随着气体膨胀,它会弹出一个预装的乒乓球。 我用弹道计时器测量速度,记录到的速度超过每小时 300 英里。那么,一位优秀的乒乓球运动员真的能以这样的速度回击发球吗?我招募了一名志愿者,给大炮加压——看看最后的视频,看看发生了什么。 警告:不要站在乒乓球大炮前面——原因很明显。打造自己的乒乓大炮这种装置可以高速发射乒乓球,而且制作起来并不难。除非你调低气压,否则我不建议你真的尝试将它融入乒乓球练习中。如果压力储存器中的压力超过 10 psi,当它射击时,你不会想靠近枪口末端。 小心谨慎,戴上护目镜,并像往常一样自行承担风险。PVC 制造商不建议对其产品进行压缩应用。虽然我从未在本文所述的相对较低的压力下遇到过设备问题,但这可能很危险。因此,使用 PVC 需要您自担风险——或者您可以用钢管代替塑料管。材料(5 英尺)1½ 英寸直径 PVC 管 第一部分 – 改造洒水阀喷水阀用于草坪灌溉系统。
第二部分——压力储存器
第三部分——组装
手术警告:使用大炮之前,请查看以下常识性安全规则:
本文最初发表于 2015 年 11 月的《大众科学》杂志,标题为“我造了一门时速 300 英里的乒乓球大炮”。 |
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