중세 시대의 대포가 현대적인 전장으로 이동하는 모습을 보는 것은 참으로 이상한 광경입니다.
그러나 대포는 오랫동안 세계에서 가장 두려운 기계 무기 였을뿐만 아니라 캐논볼에 의해 구현 된 발사체 운동의 형태를 지배하는 물리적 원리는 또한 현대 총포. 대포는 실제로 "총알"의 질량이 매우 큰 일종의 총입니다. 따라서 발사체 운동의 동일한 법칙을 따르고 발사체 물리학을 이해하면 대포 물리학을 이해하는 데 도움이됩니다.
대포의 역사
캐논볼은 종종 충격에 폭발하는 것으로 영화에서 묘사되어 불꽃을 통해 대부분의 혼란을 일으 킵니다. 실제로 1800 년대 중반 이전에는 발사 후 폭발하도록 설계된 발사체가 비교적 적습니다. 무딘 힘의 충격으로 피해를 입혔고기세(질량 시간 속도)이를 달성합니다.
1400 년대에 당시의 군벌들은 퓨즈가 장착 된 대포를 생산하고 적의 영토에서 폭발하도록 설계되었지만 타이밍이 좋지 않거나 대포가 잘못 발사되는 심각한 위험을 안겨서 전투력과 정확히 반대되는 결과를 초래했습니다. 찾았다.
캐논볼은 얼마나 큽니까?
의도적으로 발사 된 무거운 물체의 크기는 시간이 지남에 따라 엄청나게 다양했지만 18 세기 영국을 한눈에 보면 대포가 실제로 어떻게 생겼는지 알 수 있습니다. 국가 전쟁 부는 직경이 약 1.27cm (1/2 인치) 씩 증가하는 8 개의 표준 크기를 사용했습니다.
이 선택은 유용했습니다.구의 부피이다
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3
어디아르 자형반경 (직경의 절반)이므로 균일 밀도 물체의 질량은 반경의 입방체에 대해 예측 가능한 비율로 증가합니다. 직경은 실제로 둥글게되어 포탄의 정확한 무게를 4 ~ 42 파운드에서 동일하지 않게 증가 시켰습니다.
캐논 물리학
그러한 사건이 일반적으로 시끄럽고 폭력적이라는 사실로 예고되는 대포를 발사하려면 상당한 힘이 필요합니다. 하지만 덜 직관적 인 것은 발사체가 발사체를 작동시키는 장치를 떠나는 순간그 순간부터 그것에 작용하는 유일한 힘은 공기 저항이 무시되면 지구의 중력입니다(지구가이 이벤트가 진행되는 곳이라고 가정).
이것은 발사체 운동 대포 문제를 두 개의 분리 된 문제로 다룰 수 있다는 것을 의미합니다. 하나는 발사에 의해 전달되는 일정한 속도의 수평 운동에 대한 것입니다. 하나는 물체의 초기 상승 운동 (있는 경우)과 물체에 작용하는 중력의 결과로 인한 일정한 가속 수직 운동을위한 것입니다. 포탄. 해는 벡터 합으로 함께 더하여 구합니다.
특히 중력 외에도 포탄의 경로를 결정하는 것은발사 각도θ 및시작 (초기) 속도V0.
캐논볼 운동의 방정식
초기 속도는 수평 (v0x) 및 수직 (v0 년) 해결을위한 구성 요소; 당신은 이것을 얻을 수 있습니다
v_ {0x} = v_0 \ cos {\ theta} \ text {및} v_ {0y} = v_0 \ sin {\ theta}
수평 운동의 경우
v_x (t) = v_ {0x}
물체가 무언가를 칠 때까지 감소하지 않는다고 가정 할 수 있습니다 (이 이상적인 설정에서는 마찰이 없음을 기억하십시오). 그만큼수평시간 함수로 이동 한 거리티단순히
x (t) = v_ {0x} t.
수직 운동의 경우
v_y (t) = v_ {0y} – gt
여기서 g = 9.8m / s2, 및
y (t) = v_ {0y} t – (1/2) gt ^ 2
이것은 중력의 영향이 우세할수록 수직 속도가 음 (하향) 방향으로 증가한다는 것을 보여줍니다.
