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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)

日期:2013-02-08 10:13:07　阅读: 　来源:科技世界
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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


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。”


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