Majitelia zbraní sa často zaujímajú o rýchlosť spätného rázu, ale nie sú jediní. Existuje mnoho ďalších situácií, v ktorých je užitočné poznať množstvo. Napríklad basketbalista, ktorý robí skok, môže chcieť poznať svoju spätnú rýchlosť po pustení lopty, aby sa vyhnul narazil do iného hráča a kapitán fregaty by mohol vedieť, aký vplyv má vypustenie záchranného člna na loď smerom dopredu pohyb. V priestore, kde chýbajú trecie sily, je rýchlosť spätného rázu kritická veličina. Na zistenie rýchlosti spätného rázu použijete zákon zachovania hybnosti. Tento zákon je odvodený z Newtonových pohybových zákonov.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Zákon zachovania hybnosti odvodený z Newtonových pohybových zákonov poskytuje jednoduchú rovnicu na výpočet rýchlosti spätného rázu. Je to založené na hmotnosti a rýchlosti vysunutého tela a hmotnosti spätného rázu.
Zákon zachovania hybnosti
Newtonov tretí zákon hovorí, že každá použitá sila má rovnakú a opačnú reakciu. Pri vysvetľovaní tohto zákona sa bežne uvádza príklad: rýchlo idúce auto, ktoré narazilo do tehlového múru. Automobil vyvíja silu na stenu a múr vyvíja recipročnú silu na auto, ktorá ho rozdrví. Matematicky dopadajúca sila (F
Ja) sa rovná sile (FR) veľkosť a pôsobí v opačnom smere:F_I = -F_R
Newtonov druhý zákon definuje silu ako hromadné zrýchlenie času. Zrýchlenie je zmena rýchlosti:
a = \ frac {\ Delta v} {\ Delta t}
takže čistá sila môže byť vyjadrená:
F = m \ frac {\ Delta v} {\ Delta t}
To umožňuje, aby bol tretí zákon prepísaný ako:
Toto sa nazýva zákon zachovania hybnosti.
Výpočet rýchlosti spätného rázu
V typickej situácii spätného rázu má uvoľnenie telesa s menšou hmotnosťou (teleso 1) dopad na väčšie teleso (teleso 2). Ak obidve telesá vychádzajú z pokoja, zákon zachovania hybnosti hovorí, že m1v1 = -m2v2. Rýchlosť spätného rázu je zvyčajne rýchlosť telesa 2 po uvoľnení telesa 1. Táto rýchlosť je
v_2 = - \ frac {m_1} {m_2} v_1
Príklad
- Aká je rýchlosť spätného rázu pušky Winchester s hmotnosťou 8 libier po streľbe zo 150-guľovej guľky rýchlosťou 2 820 stôp za sekundu?
Pred riešením tohto problému je potrebné vyjadriť všetky veličiny v konzistentných jednotkách. Jedno zrno sa rovná 64,8 mg, takže guľka má hmotnosť (mB) 9 720 mg alebo 9,72 gramu. Puška má naopak hmotu (mR) 3 632 gramov, pretože v kilogramoch je 454 gramov. Teraz je ľahké vypočítať rýchlosť spätného rázu pušky (vR) v stopách za sekundu:
v_R = - \ frac {m_B} {m_R} v_B = - \ frac {9,72} {3 632} 2 820 = -7,55 \ text {ft / s}
Znamienko mínus označuje skutočnosť, že rýchlosť spätného rázu je v opačnom smere ako rýchlosť strely.
- 2 000-tonová fregata uvoľní 2-tonový záchranný čln rýchlosťou 15 míľ za hodinu. Aká je rýchlosť spätného rázu fregaty za predpokladu zanedbateľného trenia?
Váhy sú vyjadrené v rovnakých jednotkách, takže nie je potrebné ich prevádzať. Rýchlosť fregaty môžete jednoducho napísať ako:
v_F = - \ frac {2} {2000} 15 = -0,015 \ text {mph}
Táto rýchlosť je malá, ale nie je zanedbateľná. Je to viac ako 1 stopa za minútu, čo je významné, ak je fregata blízko prístaviska.