2.2 后坐力現象

學習這一節前，先讓我們回憶一下作用力和反作用力相等的定律，從表2-1中可以看到，動量mv等于力F和時間t的乘積，也就是等于質量m和其速度v的乘積，這是在物體由靜止狀態轉為運動狀態的情形下動量定律的數學式：

Ft=mv

在一定時間里，物體動量的改變，等于在這同一時間里面加在這個物體上的力的沖量，這個定律的一般形式為：

mv-mv0=Ft

其中，F是一定不變的力，v0是初速度。

在進行射擊的時候，我們知道槍都有“后坐”現象，槍膛里充滿火藥氣體，火藥氣體膨脹而產生的壓力將子彈推向一邊，與此同時，導致槍向相反的方向推動。根據作用力與反作用力的定律，如圖2-1所示，火藥氣體加在槍上的壓力與火藥氣體加在子彈上的壓力應該是相等的，兩個力作用的時間是相同的，所以Ft的值對于子彈和槍都是相同的，由上面的公式可以得出它們的動量也應該是相同的。這里如果我們用M代表槍的質量，V代表槍的速度，用m代表子彈的質量，v代表子彈的速度，那根據前面的公式可以得出：

mv=MV

從而得到

那么，根據公式，我們能不能知道槍在后坐力的作用下向后運動的速度到底有多大呢？

下面我們將各項已知的數據代入上面求出的比例公式，已知軍用步槍的子彈質量為9.6克，它射出的速度為880米/秒，步槍的質量是4500克，這樣就可以算出槍的運動速度：

因此，步槍的速度V≈1.9米/秒。我們可以看出，步槍向后運動時的力量是子彈的，對于不會射擊的人，這個后坐力會產生很強的沖撞，如果掌握不好力量的運用，有時候還會被撞傷。可見即使兩個物體動量相同，質量的差異也會導致速度成相應變化。

舊式大炮在發射的時候，強大的后坐力會使整座大炮向后退。現代大炮由于炮尾末端的駐鋤固定著炮架，所以在發射時只有炮筒向后滑退，炮架仍然固定不動。海軍炮由于安裝了一種特別的裝置，在發射的時候，部分炮會向后坐退，不過后退以后會自動回到原來的位置。

速射野戰炮速度為600米/秒，質量為2000千克，用它射出質量為6千克的炮彈，這種野戰炮的后坐力與步槍的大致是一樣的，算出來是1.8米/秒。但是由于炮的質量巨大，所以它運動所產生的能量是很大的，大概是步槍的450倍。在我們上面舉的例子里，讀者大概已經注意到，動量相等的物體，它們的動能并不一定相等。這是很正常的，我們從式子

mv=MV

無法推導出

后面這個等式只有在v=V的時候才是成立的。曾經有過這樣的事情：有些發明家誤以為等量的功會有相等的沖量，就根據這一點想發明不需要花費很多能量就可以工作做功的機器。這是一個誤區。不是動量相等的時候動能就一定相等。