Bylo by opravdu podivným pohledem sledovat, jak se dělo středověké éry vrhlo na moderní bitevní pole, kde se drony přibližovaly nad hlavou a obrněné motorizované tanky na zemi.
Nejen nejobávanější mechanickou zbraní na světě však bylo po velmi dlouhou dobu kanón, ale také fyzikální principy, kterými se řídí forma pohybu střely ztělesněná dělovou koulí, diktují také principy moderní zbraně. Dělo je ve skutečnosti prostě druh zbraně, ve které je hmotnost „kulky“ velmi velká. Proto se řídí stejnými zákony pohybu střel a porozumění fyzice střel vám pomůže pochopit fyziku děla.
Historie děl
Dělové koule jsou ve filmu často zobrazovány jako explodující při nárazu a většinu jejich zmatků způsobí pyrotechnikou. Ve skutečnosti bylo před polovinou 19. století navrženo poměrně málo projektilů k výbuchu po startu. Škody způsobili nárazem tupé síly, přičemž využili ohromné výhodyhybnost(hmotnost krát rychlost) k dosažení tohoto cíle.
V 1400s, válečníci dne vyráběli dělové koule vybavené pojistkami a určené k výbuchu na nepřátelském území, ale toto přišel s vážným rizikem špatného načasování nebo selhávajícího děla, což vedlo k přesně opačnému výsledku jako ten, který bojuje hledal.
Jak velké jsou dělové koule?
Velikost záměrně vystřelených těžkých předmětů se v průběhu času ohromně lišila, ale pohled na Anglii z 18. století nabízí pohled na to, jak dělové koule ve skutečnosti vypadaly. Národní válečné ministerstvo použilo osm standardních velikostí, jejichž průměr rostl v přírůstcích asi 1/2 palce (1,27 cm).
Tato volba byla užitečná, protožeobjem kouleje
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3
kderje poloměr (polovina průměru), takže masy objektů s jednotnou hustotou tak rostou v předvídatelném poměru ke krychli poloměru. Průměry byly ve skutečnosti zaoblené, aby umožňovaly přesné hmotnosti dělových koulí, od 4 do 42 liber v nerovných přírůstcích.
Fyzika děla
Spustit dělovou kouli vyžaduje značnou sílu, což předznamenává skutečnost, že takové události jsou obvykle hlučné a násilné. Méně intuitivní však je, že v okamžiku, kdy projektil opustí zařízení, které pohání jeho start,jedinou silou, která na něj od té chvíle působí, je-li zanedbán odpor vzduchu, je gravitace Země(za předpokladu, že Země je místem, kde se tato událost koná).
To znamená, že s problémem děla s projektilem můžete zacházet jako se dvěma samostatnými problémy, jeden pro horizontální pohyb s konstantní rychlostí předávaný startem, a jeden pro vertikální pohyb s konstantním zrychlením v důsledku počátečního pohybu objektu (pokud existuje) a výsledků gravitace působících na dělová koule. Řešení lze najít jejich sečtením jako vektorových součtů.
Konkrétně, kromě gravitace určuje cestu dělová koule jehoúhel spuštěníθ apočáteční (počáteční) rychlostproti0.
Rovnice pohybu dělové koule
Počáteční rychlost musí být rozdělena na vodorovnou (v0x) a vertikální (v0y) komponenty pro řešení; můžete je získat od
v_ {0x} = v_0 \ cos {\ theta} \ text {a} v_ {0y} = v_0 \ sin {\ theta}
Pro horizontální pohyb máte
v_x (t) = v_ {0x}
o kterém lze předpokládat, že se nezmenší, dokud objekt něco nenarazí (připomeňme, že v tomto idealizovaném prostředí neexistuje žádné tření). Thehorizontálníujetá vzdálenost jako funkce časutje prostě
x (t) = v_ {0x} t.
Pro vertikální pohyb máte
v_y (t) = v_ {0y} - gt
kde g = 9,8 m / s2, a
y (t) = v_ {0y} t - (1/2) gt ^ 2
To ukazuje, že s převažujícími účinky gravitace se vertikální rychlost zvyšuje v záporném (směrem dolů) směru.
