Bol by to skutočne zvláštny pohľad sledovať stredoveké delo, ktoré sa preháňalo na moderné bojové pole a drony sa zväčšovali nad hlavami a obrnené motorizované tanky na zemi.
Nielen kanón však bol veľmi dlho najobávanejšou mechanickou zbraňou na svete, ale aj fyzikálne princípy, ktorými sa riadi forma strely stelesnená delovou guľou, diktujú aj tie moderné zbrane. Delo je v skutočnosti jednoducho druh pištole, v ktorej je hmotnosť „guľky“ veľmi veľká. Ako taký sa riadi rovnakými zákonmi pohybu strely a pochopenie fyziky strely vám pomôže pochopiť fyziku dela.
História kanónov
Delové gule sú vo filme často vykreslené ako explodujúce pri náraze, ktoré väčšinu ich zmätkov spôsobia pyrotechnikou. V skutočnosti bolo do polovice 18. storočia navrhnutých pomerne málo projektilov, ktoré po štarte explodovali. Svoju škodu spôsobili nárazom tupej sily, pričom boli ohromníspád(hromadná rýchlosť času), aby sa to dosiahlo.
V 1400-tych rokoch vládcovia dňa vyrobili delové gule vybavené poistkami a určené na výbuch na nepriateľskom území, ale toto prišlo so závažným rizikom zlého načasovania alebo zlyhania kanóna, čo viedlo k presne opačnému výsledku, ako ten, ktorý dosiahli bojové sily hľadal.
Aké veľké sú delové gule?
Veľkosti účelovo spustených ťažkých predmetov sa v priebehu času nesmierne menili, ale pohľad na Anglicko z 18. storočia ponúka pohľad na to, ako delové gule v skutočnosti vyzerali. Národné ministerstvo vojny použilo osem štandardných veľkostí, ktorých priemer sa zväčšoval v prírastkoch asi 1,27 cm.
Táto voľba bola užitočná, pretožeobjem guleje
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3
kderje polomer (polovica priemeru), takže masy objektov s jednotnou hustotou tak stúpajú v predvídateľnom pomere k kocke polomeru. Priemery boli v skutočnosti zaoblené, aby umožňovali presné hmotnosti delových gúľ, od 4 do 42 libier v nerovnakých prírastkoch.
Fyzika kanónov
Spustenie delovej gule si vyžaduje značnú silu, ktorú predznamenáva skutočnosť, že takéto udalosti sú zvyčajne hlučné a násilné. Menej intuitívne však je, že v okamihu, keď projektil opustí zariadenie, ktoré poháňa jeho štart,jedinou silou, ktorá na ňu od tohto okamihu pôsobí, ak sa zanedbá odpor vzduchu, je gravitácia Zeme(za predpokladu, že na Zemi sa koná táto udalosť).
To znamená, že s delom s pohybom strely môžete zaobchádzať ako s dvoma samostatnými problémami, jeden pre horizontálny pohyb s konštantnou rýchlosťou udelený pri štarte, a jeden pre vertikálny pohyb s konštantnou akceleráciou v dôsledku počiatočného pohybu objektu (ak existuje) a výsledkov gravitácie pôsobiacich na delová guľa. Riešenie sa nachádza ich sčítaním ako vektorových súčtov.
Konkrétne okrem deľby gravitácie určuje dráha delovej gule aj jejuhol spusteniaθ aštartovacia (počiatočná) rýchlosťv0.
Rovnice pohybu delovej gule
Počiatočná rýchlosť musí byť rozdelená na vodorovnú (v0x) a zvislé (v0r) komponenty na riešenie; tieto môžete získať od
v_ {0x} = v_0 \ cos {\ theta} \ text {a} v_ {0y} = v_0 \ sin {\ theta}
Pre horizontálny pohyb máte
v_x (t) = v_ {0x}
o ktorom sa dá predpokladať, že sa nezmenšuje, kým objekt niečo nenarazí (pripomeňme, že v tomto idealizovanom prostredí nedochádza k treniu). Thehorizontálneubehnutá vzdialenosť ako funkcia časutje jednoducho
x (t) = v_ {0x} t.
Pre vertikálny pohyb máte
v_y (t) = v_ {0y} - gt
kde g = 9,8 m / s2a
y (t) = v_ {0y} t - (1/2) gt ^ 2
To ukazuje, že s prevahou účinkov gravitácie sa vertikálna rýchlosť zvyšuje v negatívnom smere (smerom dole).