Πώς να υπολογίσετε την ταχύτητα του ρύγχους

Περιεχόμενο

• Εύκαμπτη εξίσωση ταχύτητας
• Κινηματικές εξισώσεις για κίνηση βλήματος
• Επιλεγμένες ταχύτητες ρύγχους
• Υπολογιστής ταχύτητας στομίου

Πόσο γρήγορα μια σφαίρα ταξιδεύει όταν φεύγει από το τέλος ενός βαρελιού όπλου, που ονομάζεται ταχύτητα ρύγχους, έχει μεγάλο ενδιαφέρον τόσο για εκείνους που εργάζονται στον τομέα των βαλλιστικών και μαθητών φυσικής που θέλουν να καλύψουν μερικές βασικές έννοιες σε ένα, καλά, βολή.

Αν η μάζα Μ και ταχύτητα ρύγχους v μιας σφαίρας είναι γνωστές, η κινητική της ενέργεια και η ορμή της μπορούν να προσδιοριστούν από τις σχέσεις μι_κ = (1/2)Μv² και την ορμή Π = Μv. Οι πληροφορίες αυτές με τη σειρά τους μπορούν να αποκαλύψουν πολλά για το είδος των βιολογικών και άλλων επιπτώσεων που μπορεί να προκύψουν από την απλή απόρριψη ενός πυροβόλου όπλου.

Εύκαμπτη εξίσωση ταχύτητας

Αν γνωρίζετε την επιτάχυνση της σφαίρας, μπορείτε να προσδιορίσετε την ταχύτητα του ρύγχους από την εξίσωση της κινηματικής

v ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2ax

που v₀ = αρχική ταχύτητα = 0, Χ = απόσταση που διανύθηκε εντός του κυλίνδρου του πυροβόλου όπλου, και v = ταχύτητα στομίου.

Εάν δεν δίνεται η τιμή της επιτάχυνσης αλλά αντί να γνωρίζετε την πίεση πυροδότησης μέσα στο βαρέλι, μπορεί να προκύψει ένας τύπος ταχύτητας ρύγχους από τις σχέσεις μεταξύ της καθαρής δύναμης φά (επιτάχυνση μάζας), περιοχή ΕΝΑ, μάζα Μ, πίεση Π (δύναμη διαιρούμενη κατά περιοχή) και επιτάχυνση ένα (δύναμη διαιρούμενη κατά μάζα).

Επειδή Π = φά/ΕΝΑ, φά = Μένα, και την περιοχή ΕΝΑ της διατομής ενός κυλίνδρου (το οποίο μπορεί να υποτεθεί ότι είναι ένα ρύγχος όπλου) είναι π_r_² (r που είναι η ακτίνα του ρύγχους), ένα μπορεί να εκφραστεί με βάση αυτές τις άλλες ποσότητες:

a = frac {Pπr ^ 2} {m}

Εναλλακτικά, θα μπορούσατε να υπολογίσετε με ακρίβεια την ταχύτητα των σφαγών, υπολογίζοντας την απόσταση από το στόμιο σε ένα στόχο και διαιρώντας αυτό μέχρι το χρόνο που χρειάζεται η σφαίρα να φτάσει στο στόχο, αν και θα υπάρξει κάποια απώλεια λόγω της αντίστασης του αέρα. Ο καλύτερος τρόπος για τον προσδιορισμό της ταχύτητας του ρύγχους είναι η χρήση ενός χρονογράφου.

Κινηματικές εξισώσεις για κίνηση βλήματος

Το πρότυπο εξισώσεις κίνησης κυβερνά οτιδήποτε κινείται, από σφαίρες σε πεταλούδες. Εδώ παρουσιάζουμε συγκεκριμένα τη μορφή που λαμβάνουν αυτές οι εξισώσεις στην περίπτωση της κίνησης των βλημάτων.

Όλα τα προβλήματα κίνησης βλήματος είναι προβλήματα ελεύθερης πτώσης, επειδή μετά από μια αρχική ταχύτητα δίνεται στο βλήμα την ώρα t = 0 του προβλήματος, η μόνη δύναμη που ενεργεί στο βλήμα είναι η βαρύτητα. Έτσι, ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα πυροδοτείται μια σφαίρα, πέφτει προς τη Γη όσο πιο γρήγορα απλώς πέταξε από το χέρι σας. Αυτή η αντίθετη-διαισθητική ιδιότητα της κίνησης επαναφέρει το κεφάλι της επανειλημμένα σε προβλήματα βλήματος-κίνησης.

Σημειώστε ότι αυτές οι εξισώσεις είναι ανεξάρτητες από τη μάζα και δεν λαμβάνουν υπόψη την αντίσταση του αέρα, ένα κοινό χαρακτηριστικό σε απλούς υπολογισμούς φυσικής. Χ και y είναι οριζόντια και κατακόρυφη μετατόπιση σε μέτρα (m), t είναι ο χρόνος σε δευτερόλεπτα, ένα είναι η επιτάχυνση σε m / s², και σολ = η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας στη Γη, 9,81 m / s².

begin {aligned} & x = x_0 + v_xt ; {(constant v)} \\\\\\\\\\\\\\ " -gt & y = y_0 + v_ {0y} t- frac {1} {2} gt ^ 2 & v_y ^ 2 = v_ {0y} ^ 2-2g {

Χρησιμοποιώντας αυτές τις εξισώσεις, μπορείτε να καθορίσετε τη διαδρομή μιας πυροβολημένης καταιγίδας και ακόμη και να διορθώσετε την πτώση λόγω βαρύτητας όταν στοχεύετε σε έναν απομακρυσμένο στόχο.

Επιλεγμένες ταχύτητες ρύγχους

Τα τυπικά όπλα έχουν ταχύτητες ρύγχους στα όρια των 1.000 ποδών / δευτερόλεπτο, πράγμα που σημαίνει ότι μια τέτοια σφαίρα θα περάσει ένα μίλι σε λίγο περισσότερο από πέντε δευτερόλεπτα αν δεν χτυπήσει τίποτα ή δεν πέσει στο έδαφος από εκείνο το σημείο. Ορισμένα πυροβόλα όπλα της αστυνομίας είναι εξοπλισμένα για να εκπέμπουν σφαίρες σε ύψος άνω των 1.500 ft / s.

Υπολογιστής ταχύτητας στομίου

Δείτε τους πόρους για ένα ηλεκτρονικό εργαλείο που επιτρέπει την εισαγωγή πολύ λεπτομερών πληροφοριών σχετικά με συγκεκριμένα πυροβόλα όπλα και σφαίρες για την επίτευξη εκτιμήσεων της ταχύτητας του στόματος και άλλων δεδομένων που σχετίζονται με τα βαλλιστικά.