Πόσο γρήγορα ταξιδεύει μια σφαίρα όταν αφήνει το άκρο του βαρελιού ενός όπλου, που ονομάζεται ταχύτητα ρύγχους, έχει μεγάλο ενδιαφέρον και σε αυτούς που εργάζονται στον τομέα των μαθητών βαλλιστικής και φυσικής που θέλουν να καλύψουν μερικές βασικές έννοιες σε μία, λοιπόν, βολή.
Εάν η μάζαΜκαι ταχύτητα ρύγχουςβμιας σφαίρας είναι γνωστές, η κινητική του ενέργεια και η ορμή της μπορούν να καθοριστούν από τις σχέσειςμικ = (1/2)Μβ2 και ορμήΠ = Μβ. Αυτές οι πληροφορίες με τη σειρά τους μπορούν να αποκαλύψουν πολλά για το είδος των βιολογικών και άλλων επιπτώσεων που μπορεί να προκύψουν από την απλή εκκένωση ενός πυροβόλου όπλου.
Εξίσωση ταχύτητας ρύγχους
Εάν γνωρίζετε την επιτάχυνση της σφαίρας, μπορείτε να προσδιορίσετε την ταχύτητα του ρύγχους από την εξίσωση κινηματικής
v ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2α
όπουβ0 = αρχική ταχύτητα = 0,Χ= απόσταση που διανύθηκε μέσα στο βαρέλι όπλου, καιβ= ταχύτητα ρύγχους.
Εάν δεν σας δοθεί η τιμή της επιτάχυνσης, αλλά αντ 'αυτού γνωρίζετε την πίεση πυροδότησης μέσα στο βαρέλι, μπορεί να προκύψει ένας τύπος ταχύτητας ρύγχους από τις σχέσεις μεταξύ της καθαρής δύναμης
φά(επιτάχυνση μαζικών χρόνων), περιοχήΕΝΑ, μάζαΜ, πίεσηΠ(δύναμη διαιρούμενη ανά περιοχή) και επιτάχυνσηένα(δύναμη διαιρούμενη με μάζα).ΕπειδήΠ = φά/ΕΝΑ, φά = Μένα, και την περιοχήΕΝΑτης διατομής ενός κυλίνδρου (το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ένα ρύγχος πιστολιού) είναι πρ2 (ρείναι η ακτίνα του ρύγχους),έναμπορεί να εκφραστεί σε όρους αυτών των άλλων ποσοτήτων:
α = \ frac {Pπr ^ 2} {m}
Εναλλακτικά, θα μπορούσατε να πάρετε μια πρόχειρη εκτίμηση της ταχύτητας της σφαίρας μετρώντας την απόσταση από το ρύγχος έως τον στόχο και διαιρώντας αυτό με τη στιγμή που χρειάζεται η σφαίρα για να φτάσει στον στόχο, αν και θα υπάρξει κάποια απώλεια λόγω της αντίστασης στον αέρα. Ο καλύτερος τρόπος για να προσδιορίσετε την ταχύτητα του ρύγχους είναι με τη χρήση χρονογράφου.
Κινητικές εξισώσεις για κίνηση βλήματος
Το πρότυποεξισώσεις κίνησηςδιέπουν ό, τι κινείται, από σφαίρες σε πεταλούδες. Εδώ παρουσιάζουμε συγκεκριμένα τη μορφή που λαμβάνουν αυτές οι εξισώσεις σε περίπτωση κίνησης βλήματος.
Όλα τα προβλήματα κίνησης βλήματος είναι προβλήματα ελεύθερης πτώσης, επειδή μετά από μια αρχική ταχύτητα δίνεται στο βλήμα τη στιγμήτ= 0 του προβλήματος, η μόνη δύναμη που δρα στο βλήμα είναι η βαρύτητα. Έτσι, ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα πυροβολείται μια σφαίρα, πέφτει προς τη Γη τόσο γρήγορα σαν να είχε πέσει απλώς από το χέρι σας. Αυτή η αντιδιαισθητική ιδιότητα της κίνησης έχει το κεφάλι της επανειλημμένα σε προβλήματα κίνησης βλήματος.
Σημειώστε ότι αυτές οι εξισώσεις είναι ανεξάρτητες από τη μάζα και δεν λαμβάνουν υπόψη την αντίσταση του αέρα, μια κοινή πιστοποίηση σε απλούς υπολογισμούς φυσικής.Χκαιεείναι οριζόντια και κατακόρυφη μετατόπιση σε μέτρα (m),τείναι ώρα σε δευτερόλεπτα,έναείναι επιτάχυνση σε m / s2, καισολ= η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας στη Γη,9,81 m / s2.
\ begin {aligned} & x = x_0 + v_xt \; \ text {(σταθερά v)} \\ & y = y_0 + \ frac {1} {2} (v_ {0y} + v_y) t \\ & v_y = v_ {0y } -gt \\ & y = y_0 + v_ {0y} t- \ frac {1} {2} gt ^ 2 \\ & v_y ^ 2 = v_ {0y} ^ 2-2g (y-y_0) \ τέλος {στοίχιση}
Χρησιμοποιώντας αυτές τις εξισώσεις, μπορείτε να προσδιορίσετε τη διαδρομή μιας σφαίρας που εκτοξεύεται και ακόμη και να διορθώνετε την πτώση λόγω βαρύτητας όταν στοχεύετε σε έναν μακρινό στόχο.
Επιλεγμένες ταχύτητες ρύγχους
Τα τυπικά πιστόλια έχουν ταχύτητες ρύγχους στην περιοχή των 1.000 ft / s, πράγμα που σημαίνει ότι μια τέτοια σφαίρα θα ταξιδέψτε ένα μίλι σε λίγο πάνω από πέντε δευτερόλεπτα εάν δεν χτυπήσει τίποτα ή δεν πέσει στο έδαφος από αυτό σημείο. Ορισμένα πυροβόλα όπλα της αστυνομίας είναι εξοπλισμένα για να εκτοξεύουν σφαίρες με ταχύτητα άνω των 1.500 ft / s.
- Για να μετατρέψετε από ft / s σε m / s, διαιρέστε με 3,28.
Υπολογιστής ταχύτητας ρύγχους
Δείτε τους πόρους για ένα διαδικτυακό εργαλείο που επιτρέπει την εισαγωγή πολύ λεπτομερών πληροφοριών σχετικά με συγκεκριμένα πυροβόλα όπλα και σφαίρες για την επίτευξη εκτιμήσεων της ταχύτητας του ρύγχους και άλλων δεδομένων που σχετίζονται με βλητική.
