问题

为什么手持机枪,后坐力会使枪上抬,但是支开支架放在地上以后,就不会上抬了呢?

回答
这说起来可就有些门道了,得从力的作用和反作用说起,还有重心的位置。

你说的没错,拿在手里打机枪,那后坐力确实会一股劲儿地往上顶,弄不好枪口就飞到天上去。这又是为什么呢?

首先,我们得说说后坐力本身。机枪射击的时候,子弹从枪膛里飞出去,速度贼快。根据牛顿第三定律,任何一个作用力,都会伴随着一个大小相等、方向相反的反作用力。子弹往前冲,枪本身就受一个往后的力,这就是后坐力。

现在问题来了,你手里拿着枪,你的胳膊、肩膀就是枪的支撑点。这个支撑点,你想想,它是在你的身体上,而你的身体本身在地面上是有支撑的,但你持枪的姿势,这个支撑点离地面是有一定距离的。

当后坐力作用在枪上的时候,它会试图把枪往后推。但关键在于,这个后坐力,它并不仅仅是简单地往后推,它还会围绕着你的支撑点产生一个力矩。你可以想象一下,后坐力这股劲儿,不是直接作用在你身体最下面的脚上,而是作用在枪的握持位置,而这个位置相对你身体的重心来说,是有一个高度的。

就好比你拿一根棍子,你只在棍子中间某一点握着,然后使劲儿往后一拽。那棍子的末端就会往上翘,对吧?机枪的后坐力也是类似,它试图把枪往后推,但因为你手里握着的点,以及这个点相对枪管的轴线位置,后坐力会产生一个让枪口往上抬的力矩。再加上你身体在空中,本身就有点晃动,一点点不稳,这个力矩就会被放大,你就会感觉枪口往上蹿。

而且,你持枪的时候,你为了稳定,往往会调整姿势,比如把枪托抵在肩膀上。这个抵肩膀的位置,它和枪管中心线也不是完全重合的,后坐力通过枪管中心线,作用到枪上,但你抵肩膀的位置,你又是用胳膊去“顶”住它。这中间就存在一个力的传导,而且你身体的“柔性”——比如肌肉的微小抖动,或者身体重心的不经意移动,都会让这个力矩的效应更加明显,导致枪口上抬。

现在我们换个场景,把枪架在支架上,支架再固定在地上。这就完全不一样了。

首先,支架的支撑点非常低,而且是稳定地压在地面上。你可以把这个支架理解成一个非常坚固的“底座”。

当后坐力作用在枪上的时候,它依然会试图把枪往后推。但是,这个“往后推”的力,大部分被支架直接传递到了地面上。支架是牢牢地固定在地面的,地面是一个非常大的、非常稳定的支撑体,它能轻易地承受住这个后坐力。

更重要的是,支架的设计,特别是那些专业的枪架,它的支撑点通常会尽量降低,并且会考虑枪的重心。很多时候,支架会把枪管的轴线作为主要的支撑参考,或者设计的非常低,使得后坐力作用后产生的力矩非常小。

你可以这样想:后坐力还是那个往后的力,但它现在施加在枪上时,枪的“底部”或者说“最稳定的部分”被牢牢地固定在了地上。那个试图让枪口上抬的“力臂”(也就是支撑点到后坐力作用点的垂直距离)被大大减小了,甚至在理想情况下几乎为零。

想象一下,你拿一根吸管,吹气让它飞出去。如果你拿在手里吹,吸管可能会乱飞。但如果你把吸管插在一个固定好的模型飞机上,然后从飞机尾部吹气,模型飞机可能只会稍微往后一动,但吸管本身飞出去,模型飞机不会乱晃。道理有点类似。

所以,总结一下就是:

1. 支撑点的稳定性:手持时,你的身体是“不那么稳定”的支撑点,而且重心比较高。支架则是一个非常稳定、低矮的支撑点,直接连接到地面。
2. 力矩的产生:手持时,后坐力作用点相对支撑点存在一定的距离,会产生让枪口上抬的力矩。支架将支撑点极大程度地靠近后坐力的作用线,减小了力矩,甚至抵消了力矩。
3. 力的传递路径:手持时,后坐力经过你的手臂、身体传递到地面,过程中容易产生形变和晃动。支架则是直接将后坐力传递给地面,传递路径短且稳定。

简而言之,支架就是给机枪提供了一个极其稳定、低矮的“根基”,让后坐力的大部分“往后”的力直接传给了大地,而那个让枪口上抬的“翘起”的力,因为它绕着的“轴”非常低、非常稳,也就没法轻易让枪口抬起来了。

网友意见

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谁告诉你带了三脚架就没有抬的倾向的啊……

不考虑机械振动,只要后座冲量不通过机枪(或者持枪人)和枪架连接的铰链,则产生偏转力矩,那么一定会有跳动的倾向。

但是可以通过改进枪架结构、枪械结构、脚架接地方式等手段有效降低枪口的跳动——当然你要是弄个什么玩意给卡死的话就更好了……

实际上,重机枪正经阵地模式架设以后,三脚架是要支脚插土里的,如果有条件,还要再往支脚上压沙袋的……

这要是赶上国内轻兵设计这种游击习气入脑宁可牺牲性能也要减重的,那沙袋压少了打连发都跳得跟磕了药一样……

感谢

Alvin Chen

指出,补充了一点东西。

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