Olisi oudon näky katsella keskiajan tykkiä pyörillä modernille taistelukentälle, jossa dronit zoomaavat yläpuolella olevia ja panssaroituja, moottoroituja tankkeja maassa.
Tykki ei kuitenkaan pelkästään pelätyin mekaaninen ase maailmassa pitkään aikaan, vaan myös fyysiset periaatteet, jotka hallitsevat tykinkuulan sisältämän ammuksen liikkeen muotoa, sanelevat myös modernin aseet. Tykki on oikeastaan yksinkertaisesti eräänlainen ase, jossa "luotin" massa on hyvin suuri. Sellaisena se noudattaa samoja ammuksen liikkeen lakeja, ja ammuksen fysiikan ymmärtäminen auttaa sinua ymmärtämään tykin fysiikkaa.
Tykkien historia
Tykinkuulat kuvataan usein elokuvassa räjähtävinä iskuina, jotka aiheuttavat suurimman osan tuhoistaan pyrotekniikan kautta. Todellisuudessa ennen 1800-luvun puoliväliä suunniteltiin suhteellisen vähän ammuksia räjähtämään laukaisun jälkeen. He tekivät vahinkoa tylpällä voimalla, hyödyntämällä valtavastivauhtia(massa kertaa nopeus) tämän saavuttamiseksi.
1400-luvulla päivän sotapäälliköt tuottivat tykinkuulia, jotka oli varustettu sulakkeilla ja suunniteltu räjähtämään vihollisen alueella, mutta tämä johti vakavaan huonon ajoituksen tai väärin syttyvän tykin riskiin, mikä johti täsmälleen päinvastaiseen tulokseen kuin taisteluvoima etsitty.
Kuinka suuret ovat tykinkuulat?
Tarkoituksella laukaistavien raskaiden esineiden koot ovat vaihdelleet valtavasti ajan myötä, mutta katse 1700-luvun Englantiin tarjoaa kuvan miltä tykinkuulat todella näyttivät. Kansallinen sotaministeriö käytti kahdeksaa vakiokokoa, joiden halkaisija nousi noin 1,27 cm: n välein.
Tämä valinta oli hyödyllinen, koskapallon tilavuusOn
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3
missäron säde (puolet halkaisijasta), joten yhtenäisen tiheyden kohteiden massat nousevat siten ennustettavissa olevassa suhteessa säteen kuutioon. Halkaisijat pyöristettiin tosiasiallisesti tykinkuulien tarkkaan painoon, 4-42 kiloon eriarvoisina lisäyksinä.
Tykin fysiikka
Tykinkuulan laukaiseminen vaatii huomattavaa voimaa, jonka ennustaa se, että tällaiset tapahtumat ovat tyypillisesti meluisia ja väkivaltaisia. Vähemmän intuitiivinen on kuitenkin se, että ammus lähtee tällä hetkellä laitteesta, jolla se käynnistetään,ainoa siihen vaikuttava voima siitä hetkestä lähtien, jos ilmavastus jätetään huomiotta, on maapallon painovoima(olettaen, että maapallo on missä tämä tapahtuma järjestetään).
Tämä tarkoittaa, että voit käsitellä ammuksen liikkeen tykkiongelmaa kahtena erillisenä ongelmana, yhden vakionopeuksiselle vaakaliikkeelle, jonka laukaisu antaa, ja yksi jatkuvan kiihtyvyyden pystysuuntaiselle liikkeelle sekä kohteen alkuperäisen ylöspäin suuntautuvan liikkeen (jos sellainen on) että painovoiman vaikutuksesta tykinkuula. Ratkaisu saadaan lisäämällä nämä yhteen vektorisummina.
Erityisesti painovoiman lisäksi tykinkuulan polku määrää senlaukaisukulmaθ jakäynnistysnopeusv0.
Cannonball Motionin yhtälöt
Alkuperäinen nopeus on erotettava vaakasuoraan (v0x) ja pystysuora (v0v) komponentit ratkaisuun; voit hankkia nämä osoitteesta
v_ {0x} = v_0 \ cos {\ theta} \ text {ja} v_ {0y} = v_0 \ sin {\ theta}
Vaakasuuntaista liikettä varten sinulla on
v_x (t) = v_ {0x}
joiden ei voida olettaa vähenevän, ennen kuin esine osuu johonkin (muista, että tässä idealisoidussa ympäristössä ei ole kitkaa).vaakasuorassakuljettu matka ajan funktionaton yksinkertaisesti
x (t) = v_ {0x} t.
Pystysuuntaista liikettä varten sinulla on
v_y (t) = v_ {0y} - gt
missä g = 9,8 m / s2ja
y (t) = v_ {0y} t - (1/2) gt ^ 2
Tämä osoittaa, että kun painovoiman vaikutukset vallitsevat, pystysuuntainen nopeus kasvaa negatiiviseen (alaspäin) suuntaan.