你们可能听说过斜塔铁球坠落实验,伽利略通过反复的测试,他认为如果不计空气阻力,大小铁球自由下落的速度是相同的,而本期的实验跟这个差不多,都是关于重力和引力,那么问题来了,你们觉得用枪发射出去的子弹,和自由下落的子弹会同时落地吗,这是一则古老的物理学寓言,故事是这样的,自由下落的子弹和从枪里射出去的子弹,起点在同一水平高度会同时落地,但此试验难度之大,直到现在都没有人测试出来,为了探究其中的真相,亚当和杰米决定用实验结果告诉大家。

流言终结者子弹入水(自由降落的子弹)(1)

在应用弹道学进行完整实验之前,亚当提出了一种简便的方法,这项实验由两个部分组成,首先准备用一种和子弹差不多的小钢珠,让这颗小钢珠从绿线所标的位置自由下落,同时再用高速摄像机记录下落的全过程,计算出钢珠下落所花费的时间,第二步是准备一个小型发射器,然后再把钢珠放在做好标记的弹道上,只需拉动后面的拉杆,钢珠就会受力发射出去,其中最重要的一点,就是要使它处于相同的高度,并用高速摄像机计算出落地的时间,如果假设成立,两次记录的时间应该相同,在这里我要提示一下,普通摄像机每秒记录24帧画面,而高速摄像机每秒记录25万帧画面,足够还原钢珠的下落轨迹和速度,那么实验的步骤已经说清楚,接下来就是实战的环节,首先来做自由下落的实验。

亚当拿起钢珠放在绿线上,松手的瞬间钢珠就已经落地,这只是在肉眼上产生的视觉,而在高速摄像机面前就没这么简单了,经过计算得知钢珠从亚当手上到落地,在高速摄像机里显示为201帧,每秒记录500帧图像,每帧图像的时间间隔为200毫秒,因此这个过程花费的时间为402毫秒,整个拍摄过程可以分成几个片段,简称为4.02个十分之一秒,以4.02为参照点,那么弹射出去的小钢珠所需时间是多少呢,在回放中可以看到钢珠的下落轨迹成弧线,经过对两场实验的总结,钢珠自由落地所花的时间为402毫秒,而被弹射器射出的钢珠落地时间为410毫秒,两者之间仅相差千分之八,可以说几乎是相等的,经过小小的实验结果,足以证明流言的真实性。

流言终结者子弹入水(自由降落的子弹)(2)

此时杰米却不赞同这个说法,他表示枪和发射器并不一样,因为两者发射的距离和力量各不相同,所以证明不了流言真假,为了进一步实验,亚当和杰米做出了一个简易装置,实验的步骤是,首先把彩弹枪的高度调整好,使小球能在击中挡板之前落地,这样就可以准确的对比,射出去的和自由落下的差别,那该如何知道子弹发射的准确时间呢,亚当对这个问题也做出了解决,首先在枪的后面安装一个开关,用来控制枪的扳机,拉动时电池就会点亮那边的LED灯,这些数据也会被传到高速摄像机中,接下来就是实战的环节,在小球发射出去的瞬间,高速摄像机便记录下了,灯亮和小球落地的时间,看到这样的结果亚当似乎非常满意,接下来就是计算,小球从发射到落地的数据,得到全程时间为555毫秒,下一步开始实验自由落地的数据,亚当会把小球拿到和枪管相同的高度,用激光来帮助校正位置,11.03,经过对比发现,两次实验的时间差距拉大为59毫秒,这比之前小钢珠实验中,8毫秒的差距大很多,这让亚当和杰米十分不解,他们觉得可能是子弹的问题,一个是彩球一个是铁球,材质不同质量也不同,所以才会导致运行轨道有很大差异,看来必须要用实弹来验证。

随后他们来到了专业场地,首先要使所有子弹同时射出,这样才能保证最后的数据精准无误,其次就是找出子弹的下落地点,还有子弹落地之前的飞行距离,在做实验时,要保证枪杆牢固并保持水平,大约离地面0.91米高,由于现在不知道子弹会落在哪里,所以亚当和杰米将要测试一下,经过三次的开枪实验,结果为30.48米,60.96米和91.44米,随后亚当把枪眼用彩色胶带坐上标记,了解完这些数据之后,杰米和亚当把注意力击中在了下落的范围上,计算出子弹的落地位置,应该是在103.68米到112.78米之间,随后在木板上面铺上一层白纸,作用就是子弹落在白纸上会砸下一个洞,而这个洞就是距离的标记,实验步骤已经讲解完毕,接下来就开始实战。

流言终结者子弹入水(自由降落的子弹)(3)

经过几次的射击之后,亚当和杰米发现子弹的落点,大概在距离枪口109.73米的范围,随后杰米拿来了一些小红旗,用来标记子弹的落地点,有了这些数据后,他们也对实验进行了补充和策划,现在只需要一块平坦和宽阔的场地,这次的流言是有史以来最复杂的实验,沿着旧金山湾海岸寻找,他们来到了梅森堡中心,这里是实验的最佳之地,一是比较宽广长约146.3米,有足够的空间安装子弹射击装置,再者就是不用担心风力对子弹的飞行产生影响,随后实验二人组把射击装置搬了过来,首要任务就是保证枪口的位置离地面0.91米高,第二步就是检查射击位置的水平线,经过射击后发现,弹孔和标记线完全重合,为了保证数据的准确性,杰米专门做出了一个磁铁装置,把子弹放在磁铁的地方,在射击的同时,子弹也会跟着下落,现在传感器和实验装置都已安装完毕,可以精确测从0.91米的高处落下的子弹,和被射出子弹的落地时间,一切准备就绪实验开始。

当实验二人组查看数据时,他们发现了一个很严重的问题,在手枪射击和指示灯熄灭的同时,下落的子弹却迟迟没有动静,经过计算子弹在磁铁上留有65毫秒的延迟,随后针对这个问题,亚当把装置升级了一个版本,把之前的磁铁更换成了电磁圈,新的同步释放装置,开始接下来的实验,结果让两人十分气愤,新型的释放装置仍然保留着之前的问题,这次可算是遇到了棘手的麻烦,经过四个小时测试加改装,他们从失败中不断获得灵感,杰米在手枪的扳机上加了一个小金属,弥补枪发射子弹的时间,然后再加上电磁圈的反应速度,通电时电磁圈伸出的撞针杆收缩,从而释放子弹,最后经过测试他们终于成功,见证最后的奇迹,开枪之后亚当骑着独轮车,来到了子弹落地的位置,看到结果哈哈大笑了起来,他觉得这次实验是最完美的,在高速摄像机中,他们计算着两者的数据,最后算出两个子弹落地的时间想差39.6毫秒,虽然有时间差但也几乎达到相等,所以自由落地的子弹和被射出去的子弹,是同时落地了,视屏到这里就结束了,欢迎在评论区里留言,感谢您的关注!

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