用物理告訴你:擊殺蒙古大汗的七梢炮有多強?

公元1259年,歐洲神聖羅馬帝國的心臟維也納,四城緊閉,無論是基督教的聖徒、驕傲的騎士貴族,還是如螞蟻般卑微的平民百姓,都蜷縮在自家的房間內瑟瑟發抖,彷彿末日就要降臨。原來,速不臺率領的西征蒙古大軍,在西歐平原橫掃匈牙利、波蘭、保加利亞和條頓騎士團的軍隊,飲馬多瑙河,兵鋒直指維也納。

用物理告訴你:擊殺蒙古大汗的七梢炮有多強?

蒙古西征

此時,維也納軍民正跪在家裡瑟瑟發抖,祈求上帝降下神蹟。按照歐洲人自己的說法,他們是“閉著城門發抖”。

或許教徒的誠心感動了上帝,東方一座一座名不見經傳的小城,拯救了維也納,拯救了神聖羅馬帝國,拯救了歐洲乃至整個世界,它叫釣魚城。

1259年7月,蒙古大軍久攻釣魚城不克,大汗蒙哥親自登上釣魚城外的高臺觀察軍情,釣魚城上的宋軍發炮擊之,蒙哥被擊重傷,不久傷重逝於溫泉寺。

擊殺劊子手蒙哥的武器正是宋軍的投石機:七梢炮。

七梢炮是宋代一種重型投石機,多用於守城,破壞敵軍的攻城車和衝車。宋代曾公亮所著《武經總要前集·守城》有記載:“右七梢炮,用腳柱。。。凡一炮,用二百五十人拽,二人定放,放五十步外,石重九十斤。”

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七梢炮

古代的投石機也被稱作拋車,通身用木料製成,炮架上方橫置一個可以轉動的軸,固定在軸上的長杆稱為“梢”,起到槓桿作用。投石機的梢越多,拋射的石彈就越重、越遠。唐朝的投石機技術先進,它的炮梢最多可達13根,炮梢所選用的木料需要經過特殊加工,堅固又富有彈性,炮梢的長度約7米,每根炮梢的末端繫著5-10根炮索。拋擲石彈時,由兩人負責瞄準定放,拉索人同時猛拽炮索,由於槓桿作用,另一端的石彈憑藉著慣性猛地拋出,射程可達百步。

因此,七梢炮只是古代投石機的一個統稱,《武經總要》記載的七梢炮應該屬於威力最大的投石機,由250人拽放的投石機應該有13根梢。

哪麼,七梢炮的射程有多遠呢?下面筆者就用初中物理知識,給大家分析一下。

七梢炮本質是一種槓桿,它的威力由人力瞬間做功的數量決定。

假設平均每個人瞬間爆發的拉力為400牛,拉索做功需要用力猛拽,瞬間做功的距離受到雙手的擺動距離限制,假設為0.7米,槓桿的機械效率較高,差不多80%,忽略石彈的重力勢能。宋代1斤約640克,90斤重的石彈即為58公斤。

因此,250人同時用力拉拽梢杆時,石彈的動能約5.6萬焦,可以算出石彈的初速度約43米/秒,石彈離開梢杆的射角一般為60度,垂直方向的初速度為38米每秒,水平方向的初速度為21米每秒,因此石彈的落地時間約7秒,拋射的距離約150米。

當然,七梢炮的攻擊距離受炮架結構的影響很大,《武經總要》提到的射程超過50步,即75米,是非常客觀的描述。

七梢炮的威力多大呢?石彈的動能接近6萬焦,接近18世紀小口徑火炮的威力,對唐宋時期的夯土城牆上的破壞是巨大的。

七梢炮與回回炮最大的不同是什麼?作功方式。

七梢炮利用人力的瞬間做功,衝量轉化為石彈的動能,而回回炮是將配重物的重力勢能轉化為石彈的動能。從操作性看,七梢炮太過笨重,250人擠在一起佔的地方都非常大,而回回炮需要的炮手不多,操作也相對容易。回回炮靠配重物的重力勢能,而七梢炮靠人的爆發力,火力輸出的持續性也弱不少。所以,七梢炮逐漸被操作方便的回回炮淘汰。

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回回炮

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