做个磁力炮

徐杰

电磁炮是一种不太昂贵，但具有高杀伤力和远程打击能力的攻击性武器。

2018年1月，某社交平台出现了一组疑似中国海军电磁炮上舰的照片。照片显示，一艘22年前服役的072型坦克登陸舰——海洋山舰（936）经过重大改装后，舰艏出现一门体积庞大、造型怪异的舰炮。对于这门舰炮，有资深军迷表示：这是中国海军的电磁炮。

让我们先来体验一下磁力炮的厉害吧！

实验材料

强力磁铁、钢珠、长竹签。

实验过程

1.取两根长竹签，并排放置在木板上，宽度与强力磁铁相同。

2.用胶带将3个强力磁铁黏贴在木板上，强力磁铁之间的间隔约4～5cm（注：强力磁铁之间的磁极为相异）。

3.在每个强力磁铁前面放置2个小钢珠，钢珠的大小选用与强力磁铁宽度（直径）接近，避免太大或太小。

4.在最前端放置一纸杯，准备挡住“炮弹”。

5.取1个小钢珠靠近发射位置的强力磁铁，距离以小钢珠能被强力磁铁吸引过去即可。

6.释放小钢珠，小钢珠很快被吸引而撞击强力磁铁，并且传导到最后一个强力磁铁的小钢珠。弹出的小钢珠瞬间就将纸杯打飞。

科学原理

当大石头从山上滚下来时，石头从高的位置就跑得很快，这是因为石头的重力势能转化为了动能。同样的道理，当钢珠在强力磁铁间运动时，也是钢珠的重力势能转化为了动能。

一开始，小钢珠为静止状态，释放后小钢珠被强力磁铁吸引而具有动能。当撞击到第1个强力磁铁时，假设动能为一个单位（1E）。小钢珠被强力磁铁吸住而静止，动能传递给另一边第2个小钢珠，此小钢珠得到1E的动能，而且被第2个强力磁铁吸引而加速运动，在撞击第2个强力磁铁时，动能增加一单位为2E。相同过程一直传递到第3个强力磁铁的最后1个小钢珠时，动能已增加为3E。所以理论上（距离相等、没有摩擦力等）最后1个小钢珠的动能为起始小钢珠撞击到强力磁铁时动能的3倍，而速度则增加约1.71倍（动能与速度平方成正比）。同理，如果使用9组的强力磁铁，动能可以增加到9倍（速度增加3倍）。

如果使用电磁铁做成电磁炮，不仅更加经济，威力也更大。