युद्ध के आधुनिक क्षेत्र में मध्यकालीन युग की तोप को देखना वास्तव में एक अजीब दृश्य होगा, जिसमें ड्रोन जमीन पर ओवरहेड और बख्तरबंद, मोटर चालित टैंकों को ज़ूम करते हैं।
हालांकि, बहुत लंबे समय तक न केवल तोप दुनिया में सबसे अधिक आशंका वाला यांत्रिक हथियार था, बल्कि एक तोप के गोले द्वारा सन्निहित प्रक्षेप्य गति के रूप को नियंत्रित करने वाले भौतिक सिद्धांत भी आधुनिक सिद्धांतों को निर्धारित करते हैं बंदूकें एक तोप, वास्तव में, एक प्रकार की बंदूक है जिसमें "बुलेट" का द्रव्यमान बहुत बड़ा होता है। जैसे, यह प्रक्षेप्य गति के समान नियमों का पालन करता है, और प्रक्षेप्य भौतिकी को समझने से आपको तोप भौतिकी को समझने में मदद मिलेगी।
तोपों का इतिहास
तोप के गोले अक्सर फिल्म में प्रभाव पर विस्फोट के रूप में चित्रित किए जाते हैं, जो आतिशबाज़ी बनाने की विद्या के माध्यम से अपना अधिकांश कहर बरपाते हैं। वास्तव में, 1800 के दशक के मध्य से पहले, तुलनात्मक रूप से कुछ प्रोजेक्टाइल लॉन्च के बाद विस्फोट करने के लिए डिज़ाइन किए गए थे। उन्होंने कुंद-बल के प्रभाव से अपना नुकसान किया, जबरदस्त इस्तेमाल कियागति(द्रव्यमान समय वेग) इसे पूरा करने के लिए।
1400 के दशक में, उस समय के सरदारों ने फ़्यूज़ से लैस तोप के गोले बनाए और दुश्मन के इलाके में विस्फोट करने के लिए डिज़ाइन किए गए, लेकिन यह खराब समय या एक मिसफायरिंग तोप के गंभीर जोखिम के साथ आया, जिससे ठीक विपरीत परिणाम एक लड़ाकू बल के रूप में सामने आया मांगा।
तोप के गोले कितने बड़े हैं?
उद्देश्यपूर्ण ढंग से लॉन्च की गई भारी वस्तुओं के आकार में समय के साथ जबरदस्त बदलाव आया है, लेकिन 18 वीं शताब्दी के इंग्लैंड में एक नज़र से यह पता चलता है कि वास्तव में तोप के गोले कैसे दिखते थे। राष्ट्रीय युद्ध मंत्रालय ने लगभग 1/2 इंच (1.27 सेमी) की वृद्धि में व्यास में बढ़ते हुए आठ मानक आकारों का उपयोग किया।
यह विकल्प उपयोगी था क्योंकिएक गोले का आयतनहै
वी=\frac{4}{3}\pi r^3
कहां हैआरत्रिज्या (आधा व्यास) है, इसलिए समान-घनत्व वाली वस्तुओं का द्रव्यमान इस प्रकार त्रिज्या के घन के अनुमानित अनुपात में बढ़ता है। व्यास वास्तव में तोप के गोले के सटीक वजन की अनुमति देने के लिए गोल किए गए थे, असमान वृद्धि में 4 से 42 पाउंड तक।
तोप भौतिकी
एक तोप के गोले को लॉन्च करने में काफी समय लगता है, इस तथ्य से इसकी शुरुआत होती है कि ऐसी घटनाएं आम तौर पर शोर और हिंसक होती हैं। लेकिन जो कम सहज है वह यह है कि तत्काल एक प्रक्षेप्य उस उपकरण को छोड़ देता है जो उसके प्रक्षेपण को शक्ति देता है,उस क्षण से उस पर कार्य करने वाला एकमात्र बल, यदि वायु प्रतिरोध की उपेक्षा की जाती है, तो वह है पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण(यह मानते हुए कि पृथ्वी वह जगह है जहाँ इस घटना का मंचन किया जा रहा है)।
इसका मतलब है कि आप प्रक्षेप्य-गति वाली तोप की समस्या को दो अलग-अलग समस्याओं के रूप में मान सकते हैं, एक प्रक्षेपण द्वारा प्रदान की गई निरंतर-वेग क्षैतिज गति के लिए, और एक वस्तु की प्रारंभिक उर्ध्व गति (यदि कोई हो) और उस पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण के परिणाम दोनों के कारण स्थिर-त्वरण ऊर्ध्वाधर गति के लिए तोप का गोला इन्हें एक साथ सदिश राशियों के रूप में जोड़कर समाधान प्राप्त किया जाता है।
विशेष रूप से, गुरुत्वाकर्षण के अलावा, जो एक तोप के गोले का मार्ग निर्धारित करता है, वह हैप्रक्षेपण कोणऔरप्रक्षेपण (प्रारंभिक) गतिवी0.
कैननबॉल मोशन के समीकरण
प्रारंभिक वेग को क्षैतिज (v .) में अलग किया जाना चाहिए0x) और लंबवत (v .)0y) हल करने के लिए घटक; आप इन्हें से प्राप्त कर सकते हैं
v_{0x}=v_0\cos{\theta}\text{ और }v_{0y}=v_0\sin{\theta}
क्षैतिज गति के लिए, आपके पास
v_x (टी) = v_{0x}
जिसे तब तक कम नहीं माना जा सकता है जब तक कि वस्तु किसी चीज से टकराती नहीं है (याद रखें कि इस आदर्श सेटिंग में कोई घर्षण नहीं है)।क्षैतिजसमय के फलन के रूप में तय की गई दूरीतोसादा है
एक्स (टी) = वी_{0x}टी।
लंबवत गति के लिए, आपके पास है
v_y (टी) = v_{0y} - gt
जहाँ g = 9.8 m/s2, तथा
y (t) = v_{0y}t – (1/2)gt^2
इससे पता चलता है कि जैसे-जैसे गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव प्रबल होता है, ऋणात्मक (नीचे की ओर) दिशा में ऊर्ध्वाधर गति बढ़ती है।
