Nenavadno bi bilo res opazovati topove srednjeveške dobe, ki so se vozili na sodobno bojno polje, brezpilotni letalniki pa so se gibali po tleh in oklepni, motorizirani tanki na tleh.
Vendar ne samo, da je bil top zelo dolgo najstrašnejše mehansko orožje na svetu, ampak tudi fizikalna načela, ki urejajo obliko gibanja izstrelka, ki jo uteleša topovska krogla, narekujejo tudi sodobna pištole. Top je v resnici preprosto nekakšna pištola, pri kateri je masa "krogle" zelo velika. Kot taka upošteva enake zakone gibanja izstrelka, razumevanje fizike izstrelkov pa vam bo pomagalo razumeti fiziko topov.
Zgodovina topov
V filmu so topovske krogle pogosto upodobljene, da eksplodirajo ob trku in s pirotehniko ustvarijo večino pustošenja. V resnici je bilo pred sredino 19. stoletja razmeroma malo izstrelkov zasnovanih za eksplozijo po izstrelitvi. Škodo so naredili s hitrim udarcem, pri čemer so se izjemno poslužilizagon(masna krat hitrost), da to dosežemo.
V 14. stoletju so tedanji vojaški poveljniki proizvajali topovske krogle, opremljene z varovalkami in zasnovane za eksplozijo na sovražnem ozemlju, toda to prišel z veliko nevarnostjo slabega časa ali napačnega topa, kar je privedlo do ravno nasprotnega rezultata kot tisti, ki ga ima bojna sila iskano.
Kako velike so topovske žoge?
Velikosti namensko izstreljenih težkih predmetov so se skozi čas izjemno spreminjale, a pogled na Anglijo iz 18. stoletja ponuja pogled na to, kako so v resnici izgledale topovske krogle. Nacionalno vojno ministrstvo je uporabljalo osem standardnih velikosti, premer pa se je povečeval v korakih približno 1,27 cm.
Ta izbira je bila koristna, ker jeprostornina krogleje
V = \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3
kjerje polmer (polovica premera), zato se mase predmetov enakomerne gostote tako dvignejo v predvidljivem razmerju do kocke polmera. Premeri so bili dejansko zaokroženi, da so omogočili natančne teže topovskih krogel, od 4 do 42 kilogramov v neenakih korakih.
Topovska fizika
Za izstrelitev topovskega strela je potrebna velika moč, o čemer opozarja dejstvo, da so takšni dogodki običajno hrupni in nasilni. Toda manj intuitivno je, da v trenutku, ko izstrelek zapusti napravo, ki poganja njen zagon,edina sila, ki nanjo deluje od tega trenutka dalje, če zanemarimo zračni upor, je gravitacija Zemlje(ob predpostavki, da je Zemlja tam, kjer poteka ta dogodek).
To pomeni, da lahko problem topovskega topa obravnavate kot dva ločena problema, enega za vodoravno gibanje s konstantno hitrostjo, ki ga daje izstrelitev, in ena za navpično gibanje s konstantnim pospeševanjem zaradi začetnega gibanja predmeta navzgor (če obstaja) in rezultatov gravitacije, ki deluje na topovsko kroglo. Rešitev najdemo tako, da jih seštejemo v vektorske vsote.
Natančneje, poleg gravitacije je tisto, kar določa pot topovskega krogla, tudi njenokot izstrelitveθ in(začetna) hitrostv0.
Enačbe topovskega gibanja
Začetno hitrost je treba ločiti na vodoravno (v0x) in navpično (v0 let) komponente za reševanje; te lahko dobite pri
v_ {0x} = v_0 \ cos {\ theta} \ text {in} v_ {0y} = v_0 \ sin {\ theta}
Za vodoravno gibanje imate
v_x (t) = v_ {0x}
za katero lahko domnevamo, da se ne zmanjša, dokler objekt ne udari v nekaj (spomnimo se, da v tej idealizirani nastavitvi ni trenja). Thevodoravnoprevožena razdalja v odvisnosti od časatje preprosto
x (t) = v_ {0x} t.
Za navpično gibanje imate
v_y (t) = v_ {0y} - gt
kjer je g = 9,8 m / s2, in
y (t) = v_ {0y} t - (1/2) gt ^ 2
To kaže, da se s prevladovanjem učinkov gravitacije vertikalna hitrost povečuje v negativni (navzdol) smeri.
