子弹连钢板都能打穿，为何打不穿麻沙袋？这是什么原理？

子弹能不费力地穿过十几毫米厚的钢板，却打不穿沙袋，你能想象吗？为什么直到现在，我们仍能在战争新闻上看到，士兵用沙袋堵在村子门口当防御墙？相比现代高科技，沙袋有那么神奇吗？


无论是一战还是二战，各国在自己的军事要塞处，都会设置一排排像墙面一样厚的沙袋，士兵在沙袋上伏击或作战，沙袋确实也为他们挡了不少子弹与炮火。这种沙袋防御墙到现在也还被广泛使用，用沙袋当防御墙，背后是什么原理？沙子为什么能抵抗住那么多炮弹？为什么不用钢板当墙面呢？


这与沙子的性质有关，沙子属于非牛顿流体。非牛顿流体是什么呢？专业上解释，非牛顿流体在生活与大自然中广泛存在，比如人体内的淋巴液和囊液等体液组织，包含细胞液的细胞质，都属于非牛顿流体。这种非牛顿流体的摩擦力变化幅度非常大，同时拥有液体和固体两种状态的摩擦系数。


简单来说，当子弹打到厚厚的沙子上，沙子会因为受到的力产生一个反弹作用力。沙子在瞬间之内，由液体的承压状态快速转化为固体的承压状态，从而快速产生巨大的反作用力以及阻力，以此来抵消掉子弹快速的穿透力。


子弹穿过沙袋的过程可以描述为，当子弹头射入沙袋以后，一道巨大的冲击力使沙子的密度变高，同时使沙子聚集产生较大的变形，集中抵抗子弹的穿透力。在子弹与沙子的摩擦下，子弹头的动能在极短时间内快速转化为沙袋的热能，最终子弹头镶嵌到沙袋内，根本没办法打穿任何一个沙袋。整个沙袋墙像海绵吸水一样，吸收了突袭而来的枪林弹雨。


这也符合牛顿第三定律，即当一个物体作用于另一个物体上，另一个物体会产生反作用力，力的大小与原来物体的作用力相等，只是方向相反。也就是说，子弹打到沙袋上，子弹冲击力刚好与沙袋的反作用力相等，使沙袋吸收了来自子弹的伤害。
沙袋的这个能力可以形容为以柔克刚，其实跟水是一个原理。想想跳水运动员为什么从空中跳进水里却安然无恙，其实是水面在短时间内变成张力很大的软体墙，承受了运动员的重力与冲击力。非牛顿流体平常看起来软软的，却有聚沙成塔的作用，能够瞬间变化密度，达到坚硬无比的程度。但是，如果跳水运动员姿势不规范，会导致身体和器官受到严重的破坏。


生活中的非牛顿流体很多，比如面粉和上水，就是一个典型的非牛顿流体，如果用力捏面粉，和水的面粉会变得像固体一样硬。牛奶混鸡蛋液，也是一种非牛顿流体。现在用的打蛋器，通过快速的敲打，能够将蛋液混牛奶的液体变成粘状的泡沫状的固体，体现的正是非牛顿流体的原理。


与具有非牛顿流体性质的沙子相比，钢板由于它的刚硬，反而出现了过刚易折的现象。现在的子弹多是铜子弹或者钢子弹，与钢板是同一个属性，以硬碰硬，往往两者相克相伤。
另外，钢板或水泥制成的防御工事虽然可以“硬扛”子弹伤害，但是也因为它们自身的坚硬，从而使弹头发生弹射或折射，出现大量的弹头碎片或弹片，反而带来其他不必要的伤害。沙袋因为吸收了子弹，就不会出现这个问题。


沙袋的作用几乎称得上万能，除了能挡住子弹，还有很多用途，被称为“战场神器”。
第一个用途是沙袋墙是可以被快速建起来的防御堡垒。把沙袋墙建在战壕里，会成为更高的保护屏障。而且，挖战壕和修建其他防御工程，往往耗费士兵们大量的时间与精力，先用沙袋代替，往往可以在短期内抵抗住敌人的进攻。


第二个用途是挡住爆炸物的伤害。战场上除了子弹，还有火炮与手榴弹等杀伤力更强的武器，沙袋墙也能挡住它们的伤害。尤其现在的战争中，开坦克的战队不少，沙袋墙同样可以阻挡住坦克的去路。
第三个用途是帮助士兵更好地射击目标。士兵将枪支架在柔软的沙袋上，在射击目标时，可以减少枪支因为射击而产生的后坐力，从而避免误伤自己，也提高了目标射中率。


第四个用途是阻止火的蔓延。想象战火连天的战场，如果让炮火一直烧下去，火势就会四处蔓延。而沙袋对于火来说是绝缘体，有沙袋墙的地方，火是烧不过去的。如果敌军使用了喷火枪，躲藏在沙袋后面，可以避开热火的袭击。
挡子弹、最快的堡垒、挡爆炸物、提高射击命中率和挡火，沙袋在战场上有这五个作用，难怪被称为“战场神器”了。


沙袋除了在战场上发挥作用，在生活中也有作用。在洪水泛滥的地方，堆积沙袋可以很好地防洪。用沙袋防洪在纪录片或电视剧电影中，会经常看到。沙袋防洪的原理仍然用的非牛顿流体原理，当水渗透进沙子时，会与沙子结合成为一体。在沙子表面的张力作用下，整个沙袋变得又硬又重，像石头墙一样，成为一道坚固的沙袋防洪堤坝。无论后面的洪水如何侵袭，沙袋墙都能抵抗住大部分冲击力。


沙袋有这么多用处，再加上沙本身很廉价，就使得沙袋出现在各种重要的工事工程中。沙是现成的，像土一样随处可见。一个人甚至亲自动手，都能很快挖出几袋沙。现在市面上的防汛沙袋，便宜又实用，很受人们的喜欢。
其实现在科技发展得如此好，已经远不像二战时期那么频繁使用沙袋当作防御工事了，但是在一些紧急情况出现时，在军事设备不那么完备的地方，沙袋却可以最先上一线的战场作为应急。看来，无论人类如何制造新物质，来自大自然的物质与之相比，都有种天生的不可比的神奇。
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