غالبًا ما يهتم أصحاب الأسلحة بسرعة الارتداد ، لكنهم ليسوا وحدهم. هناك العديد من المواقف الأخرى التي يكون من المفيد معرفتها. على سبيل المثال ، قد يرغب لاعب كرة السلة الذي يسدد كرة قفز في معرفة سرعته إلى الخلف بعد إطلاق الكرة لتجنب الاصطدام بلاعب آخر ، وقد يرغب قبطان الفرقاطة في معرفة تأثير إطلاق قارب النجاة على مقدمة السفينة اقتراح. في الفضاء ، حيث تكون قوى الاحتكاك غائبة ، فإن سرعة الارتداد هي كمية حرجة. يمكنك تطبيق قانون الحفاظ على الزخم لإيجاد سرعة الارتداد. هذا القانون مشتق من قوانين نيوتن للحركة.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
يوفر قانون الحفاظ على الزخم ، المشتق من قوانين نيوتن للحركة ، معادلة بسيطة لحساب سرعة الارتداد. يعتمد على كتلة وسرعة الجسم المقذوف وكتلة الجسم المرتد.
قانون حفظ الزخم
ينص قانون نيوتن الثالث على أن كل قوة مطبقة لها رد فعل مساوٍ ومعاكس. من الأمثلة التي يتم الاستشهاد بها بشكل شائع عند شرح هذا القانون هو اصطدام سيارة مسرعة بجدار من الطوب. تمارس السيارة قوة على الحائط ، ويؤثر الجدار بقوة متبادلة على السيارة التي تسحقها. رياضيا ، قوة الحادث (Fأنا) يساوي القوة (Fص) الحجم ويعمل في الاتجاه المعاكس:
F_I = -F_R
يُعرِّف قانون نيوتن الثاني القوة بأنها تسارع الزمن الجماعي. التسارع هو تغيير في السرعة:
أ = \ frac {\ Delta v} {\ Delta t}
لذلك يمكن التعبير عن صافي القوة:
F = m \ frac {\ Delta v} {\ Delta t}
هذا يسمح بإعادة كتابة القانون الثالث على النحو التالي:
يُعرف هذا بقانون حفظ الزخم.
حساب سرعة الارتداد
في حالة الارتداد النموذجية ، فإن إطلاق جسم ذي كتلة أصغر (الجسم 1) له تأثير على جسم أكبر (الجسم 2). إذا بدأ كلا الجسمين من السكون ، فإن قانون الحفاظ على الزخم ينص على أن م1الخامس1 = م2الخامس2. عادة ما تكون سرعة الارتداد هي سرعة الجسم 2 بعد تحرير الجسم 1. هذه السرعة
v_2 = - \ frac {m_1} {m_2} v_1
مثال
- ما سرعة الارتداد لبندقية وينشستر التي يبلغ وزنها 8 أرطال بعد إطلاق رصاصة من 150 حبة بسرعة 2820 قدم / ثانية؟
قبل حل هذه المشكلة ، من الضروري التعبير عن جميع الكميات بوحدات متسقة. حبة واحدة تساوي 64.8 مجم ، وبالتالي فإن الرصاصة لها كتلة (mب) 9،720 مجم أو 9.72 جرام. البندقية ، من ناحية أخرى ، لها كتلة (مص) من 3632 جرامًا ، حيث يوجد 454 جرامًا في الرطل. أصبح من السهل الآن حساب سرعة ارتداد البندقية (vص) بالقدم / الثانية:
v_R = - \ frac {m_B} {m_R} v_B = - \ frac {9.72} {3،632} 2،820 = -7.55 \ text {ft / s}
تشير علامة الطرح إلى حقيقة أن سرعة الارتداد في الاتجاه المعاكس لسرعة الرصاصة.
- فرقاطة تزن 2000 طن تطلق قارب نجاة 2 طن بسرعة 15 ميلاً في الساعة. بافتراض احتكاك ضئيل ، ما سرعة ارتداد الفرقاطة؟
يتم التعبير عن الأوزان في نفس الوحدات ، لذلك ليست هناك حاجة للتحويل. يمكنك ببساطة كتابة سرعة الفرقاطة على النحو التالي:
v_F = - \ frac {2} {2000} 15 = -0.015 \ text {mph}
هذه السرعة صغيرة ، لكنها ليست مهملة. إنها تزيد عن قدم واحد في الدقيقة ، وهو أمر مهم إذا كانت الفرقاطة بالقرب من رصيف.