做個磁力炮

徐杰

電磁炮是一種不太昂貴，但具有高殺傷力和遠程打擊能力的攻擊性武器。

2018年1月，某社交平臺出現了一組疑似中國海軍電磁炮上艦的照片。照片顯示，一艘22年前服役的072型坦克登陸艦——海洋山艦（936）經過重大改裝后，艦艏出現一門體積龐大、造型怪異的艦炮。對于這門艦炮，有資深軍迷表示：這是中國海軍的電磁炮。

讓我們先來體驗一下磁力炮的厲害吧！

實驗材料

強力磁鐵、鋼珠、長竹簽。

實驗過程

1.取兩根長竹簽，并排放置在木板上，寬度與強力磁鐵相同。

2.用膠帶將3個強力磁鐵黏貼在木板上，強力磁鐵之間的間隔約4～5cm（注：強力磁鐵之間的磁極為相異）。

3.在每個強力磁鐵前面放置2個小鋼珠，鋼珠的大小選用與強力磁鐵寬度（直徑）接近，避免太大或太小。

4.在最前端放置一紙杯，準備擋住“炮彈”。

5.取1個小鋼珠靠近發射位置的強力磁鐵，距離以小鋼珠能被強力磁鐵吸引過去即可。

6.釋放小鋼珠，小鋼珠很快被吸引而撞擊強力磁鐵，并且傳導到最后一個強力磁鐵的小鋼珠。彈出的小鋼珠瞬間就將紙杯打飛。

科學原理

當大石頭從山上滾下來時，石頭從高的位置就跑得很快，這是因為石頭的重力勢能轉化為了動能。同樣的道理，當鋼珠在強力磁鐵間運動時，也是鋼珠的重力勢能轉化為了動能。

一開始，小鋼珠為靜止狀態，釋放后小鋼珠被強力磁鐵吸引而具有動能。當撞擊到第1個強力磁鐵時，假設動能為一個單位（1E）。小鋼珠被強力磁鐵吸住而靜止，動能傳遞給另一邊第2個小鋼珠，此小鋼珠得到1E的動能，而且被第2個強力磁鐵吸引而加速運動，在撞擊第2個強力磁鐵時，動能增加一單位為2E。相同過程一直傳遞到第3個強力磁鐵的最后1個小鋼珠時，動能已增加為3E。所以理論上（距離相等、沒有摩擦力等）最后1個小鋼珠的動能為起始小鋼珠撞擊到強力磁鐵時動能的3倍，而速度則增加約1.71倍（動能與速度平方成正比）。同理，如果使用9組的強力磁鐵，動能可以增加到9倍（速度增加3倍）。

如果使用電磁鐵做成電磁炮，不僅更加經濟，威力也更大。