真正打過手槍的人不多,但「沒吃過豬肉」基本上也都算是「見過豬跑」吧,絕大多數人是從電影裡看到打手槍的鏡頭,比如說好萊塢的大片和某些「神劇」中,猛男與美女們常常是一言不合就拔槍相對,那些手槍又大又重,即便不扣動扳機,端在手裡也依然充滿著力量感。
在電影裡,槍是道具,更是一種武器,所以開槍的效果會更好。火光閃過之後,中彈者向後飛起、重重地摔倒在地,演員手裡的槍卻只是輕輕晃了晃。在過完眼癮之後,熱愛科學的你一定會產生這樣的思考:為什麼演員手裡的槍後坐力那麼小,她射出的子彈卻能殺人?又為什麼對方被子彈射中之後又能被打得飛起來?難道物理課上講的動量守恆不存在嗎?
步槍子彈裝藥量大、彈頭重、速度快,其後坐力大可以理解。相比之下,手槍通常用於防禦,它強調的是便攜性,所以槍管短、子彈小,發射速度要慢許多,因此手槍發射時的後坐力與步槍相比是差很遠的。但是手槍的後坐力還是很大,並不像電影裡宣傳的那樣,窈窕纖弱的女主角單手舉著大口徑手槍就能連續射擊。
我們知道手槍在擊發的時候,子彈筒內的發射藥會被點燃並劇烈燃燒,火藥產生強大的壓力在匣機內無處可去,只能推動彈頭衝出槍口。與此同時,火藥產生的熱氣流也從槍口一併噴出來,形成火焰和響聲。手槍給了子彈頭一個向前的力,同時,子彈和噴出的氣流也給手槍一個反方向的力。按照牛頓第二運動定律(動量守恆定律),手槍獲得向後方向的動量等於它給到子彈的前進動量與噴出氣流的動量之和。
但是動量傳遞到我們手上時還會受到另外一些因素的制約:槍枝的重心、槍枝自身重量(會隨子彈剩餘數量的變化而變化)、槍枝復進機構對動量的消耗等等。一般來說,一支空重0.65千克的格洛克手槍發射9毫米子彈,它的後坐力約為3.5N·s,請注意,這裡的後坐力指的就是槍枝向後的動量;同樣地,一支點50口徑的Smith&Wesson 500左輪手槍空重達1.6千克,它的後坐動量達到16.7N·s,決定槍枝後坐力的因素很多,並不是說槍越重它的後坐力越大,事實上子彈的裝藥量、彈頭的重量和槍管的長度才是影響到其後坐力的主要原因。
子彈會把人打得飛起來嗎?1焦耳能量相當於2千克的物體以1米/秒移動的動能,看起來擁有500J動能的子彈讓一個人跳起來問題不大。子彈擊中人體屬於非彈性碰撞,子彈會造成皮膚、肌肉破損、骨骼和內臟破碎,一部分子彈在體內運動過程中自身也會變形甚至破碎。
也就是說這顆子彈絕大部分的動能都在擊中目標的過程中轉化成為熱能損失掉了,沒有多少動能可以將人推得飛起來。事實是,許多人在中彈瞬間根本就不會動一下,他可能會覺得自己被打了一拳,但這「一拳頭」的能量基本都化為破壞身體的熱量了。
子彈的殺傷力更多地取決於彈頭飛行的速度,速度越快的子彈動能越大,殺傷力也越大。子彈在進入身體後會因阻力很快減速,其動能的絕大部分轉化為熱能,所以電影裡中槍者向後飛起來再落地的鏡頭也是假的。