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數學公式

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結果

後座力能量
15.24
呎磅(ft·lb)
後座(自由)速度 11.07 ft/s

什麼是後座力能量?

後座力能量(常稱為「自由後座力,free recoil」)是槍械擊發時傳遞到槍身上的動能。根據動量守恆定律,彈頭與噴出的火藥氣體向前的動量,必然會與槍身向後的動量相互抵消。本工具會把您的彈藥資料換算成後座速度與後座力能量,方便您比較不同彈種、槍枝重量,以及預估射擊時的後座感受。

槍械示意圖,向前的彈頭與燃氣箭頭與向後的後座力箭頭相平衡
後座力源於動量守恆:彈頭與火藥燃氣向前運動,而槍身向後運動。

使用方法

請輸入槍械重量(磅)、彈頭重量與火藥裝填量(grain,格令)、槍口初速(呎/秒,ft/s),以及估計的火藥氣體噴出速度(一般常假設約 4,000 ft/s,部分彈藥也會採用槍口初速的 1.75 倍)。計算器會回傳槍身向後的後座速度,以及以呎磅(foot-pounds)表示的自由後座力能量。

公式說明

彈頭與火藥皆以 grain(格令)為單位秤重,因此須除以 7,000 換算成磅。噴出物總動量為 \((m_b \cdot v_b + m_c \cdot v_c) / 7000\)。再將此值除以槍重,即可得到後座速度。後座力能量則為 \(\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\),其中槍的質量以斯勒格(slug)為單位(槍重磅數 \(\div\) 32.174 ft/s²)。

$$ E = \frac{1}{2} \cdot \frac{W_g}{32.174} \cdot v_r^{2} \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} W_g &= \text{Firearm Weight (lb)} \\ v_r &= \dfrac{\text{Bullet (gr)} \cdot \text{Bullet V (ft/s)} + \text{Powder (gr)} \cdot \text{Gas V (ft/s)}}{7000 \cdot \text{Firearm Weight (lb)}} \end{aligned} \right. $$
以質量與速度方塊對後座速度與能量公式的視覺化拆解
該公式合併彈頭與火藥的動量,除以槍身質量得出後座速度,再計算能量。

實例演算

一把 8 磅的步槍,發射一顆 150 grain 的彈頭,初速為 2,800 ft/s,並噴出 50 grain 的火藥,氣體噴出速度為 4,000 ft/s。噴出物動量 =

$$ \frac{150 \cdot 2800 + 50 \cdot 4000}{7000} = \frac{420000 + 200000}{7000} = 88.571 \ \text{lb}\cdot\text{ft/s} $$

後座速度 =

$$ \frac{88.571}{8} = 11.07 \ \text{ft/s} $$

能量 =

$$ \frac{1}{2} \cdot \frac{8}{32.174} \cdot 11.07^{2} \approx 15.24 \ \text{ft}\cdot\text{lb} $$

常見問題

火藥氣體速度該填多少?常見的估計值為 4,000 ft/s,部分參考資料則採用槍口初速的 1.5~1.75 倍。數值愈高,計算出的後座力也愈大。

自由後座力等於實際感受到的後座力嗎?不一樣。實際的後座感受還會受到槍托設計、防震膠墊、握把與射手姿勢等因素影響,而自由後座力則純粹是物理計算出來的數值。

該如何降低後座力能量?選用較重的槍枝、較輕的彈頭、較低的初速,或加裝槍口制退器,都能減少傳遞到肩膀的能量。

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