Orta çağdan kalma bir topun, dronların tepede zum yaptığı ve yerde zırhlı, motorlu tankların bulunduğu modern bir savaş alanına döndüğünü izlemek gerçekten de tuhaf bir manzara olurdu.
Ancak, top çok uzun bir süre dünyanın en korkulan mekanik silahı olmanın yanı sıra, Bir güllenin cisimleştirdiği fırlatma hareketinin biçimini yöneten fiziksel ilkeler aynı zamanda moderninkileri de belirler. silahlar. Bir top, gerçekten, "mermi" kütlesinin çok büyük olduğu bir tür silahtır. Bu nedenle, aynı mermi hareketi yasalarına uyar ve mermi fiziğini anlamak, top fiziğini anlamanıza yardımcı olacaktır.
Topların Tarihi
Cannonball'lar genellikle filmde çarpma anında patlayan ve hasarlarının çoğunu piroteknik yoluyla yol açan olarak tasvir edilir. Gerçekte, 1800'lerin ortalarından önce, nispeten az sayıda mermi fırlatıldıktan sonra patlamak üzere tasarlandı. Hasarlarını künt kuvvet etkisi ile yaptılar, muazzam güçlerden yararlandılar.itme(kütle çarpı hız) bunu başarmak için.
1400'lerde, zamanın savaş ağaları, fünyelerle donatılmış ve düşman topraklarında patlamak üzere tasarlanmış toplar ürettiler, ancak bu, kötü zamanlama veya yanlış ateş eden bir top gibi ciddi bir riskle geldi ve savaşan kuvvetin tam tersi bir sonuca yol açtı. aranan.
Cannonballs Ne Kadar Büyük?
Kasıtlı olarak fırlatılan ağır nesnelerin boyutları zamanla muazzam bir şekilde değişti, ancak 18. yüzyıl İngiltere'sine bir bakış, top güllelerinin gerçekte nasıl göründüğüne dair bir görüş sunuyor. Ulusal savaş bakanlığı, çapı yaklaşık 1/2 inç (1.27 cm) artışlarla yükselen sekiz standart boyut kullandı.
Bu seçim faydalıydı çünkübir kürenin hacmidır-dir
V=\frac{4}{3}\pi r^3
nerederyarıçaptır (çapın yarısı), dolayısıyla düzgün yoğunluklu nesnelerin kütleleri böylece yarıçapın küpüyle tahmin edilebilir bir oranda artar. Çaplar aslında top güllelerinin tam ağırlıklarına izin vermek için yuvarlatılmıştır, eşit olmayan artışlarla 4 ila 42 pound.
Top Fiziği
Bu tür olayların tipik olarak gürültülü ve şiddetli olması gerçeğiyle müjdelenen bir top mermisi fırlatmak hatırı sayılır bir güç gerektirir. Ancak daha az sezgisel olan şey, bir merminin fırlatılmasına güç veren cihazı o anda terk etmesidir.O andan itibaren ona etki eden tek kuvvet, eğer hava direnci ihmal edilirse, Dünya'nın yerçekimidir.(Bu olayın sahnelendiği yerin Dünya olduğunu varsayarsak).
Bu, bir mermi hareketi top problemini, biri fırlatma tarafından verilen sabit hızlı yatay hareket için olmak üzere iki ayrı problem olarak ele alabileceğiniz anlamına gelir. ve bir tanesi hem cismin başlangıçtaki yukarı hareketi (eğer varsa) hem de cisme etki eden yerçekiminin sonuçları nedeniyle sabit ivmeli dikey hareket için top mermisi. Çözüm, bunların vektör toplamları olarak toplanmasıyla bulunur.
Spesifik olarak, yerçekimine ek olarak, bir top güllesinin yolunu belirleyen şey onun yeridir.fırlatma açısıθ vebaşlatma (ilk) hızıv0.
Cannonball Hareket Denklemleri
İlk hız yatay olarak ayrılmalıdır (v0x) ve dikey (v0 yıl) çözme bileşenleri; bunları şuradan edinebilirsin
v_{0x}=v_0\cos{\theta}\text{ ve }v_{0y}=v_0\sin{\theta}
Yatay hareket için,
v_x (t) = v_{0x}
nesne bir şeye çarpana kadar azalmadığı varsayılabilir (bu idealize edilmiş ortamda hiçbir sürtünme olmadığını hatırlayın).yatayzamanın bir fonksiyonu olarak kat edilen mesafetbasitçe
x (t) = v_{0x}t.
Dikey hareket için,
v_y (t) = v_{0y} – gt
burada g = 9.8 m/s2, ve
y (t) = v_{0y}t – (1/2)gt^2
Bu, yerçekimi etkilerinin hakim olmasıyla, dikey hızın negatif (aşağı) yönde arttığını göstermektedir.
