Jak obliczyć prędkość wylotową

Zawartość

• Równanie prędkości wylotowej
• Równania kinematyczne dla ruchu pocisku
• Wybrane prędkości wylotowe
• Kalkulator prędkości wylotowej

To, jak szybko pocisk leci, gdy opuszcza koniec lufy, zwany prędkością wylotową, jest bardzo interesujący zarówno dla tych, którzy pracują w dziedzinie balistyki, jak i studentów fizyki, którzy chcą opisać kilka kluczowych koncepcji w jednym, no cóż, strzał.

Jeśli masa m i prędkość wylotowa przeciwko Kula jest znana, jej energię kinetyczną i pęd można określić na podstawie zależności mi_k = (1/2)mprzeciwko² i pęd p = mprzeciwko. Te informacje z kolei mogą ujawnić wiele informacji na temat rodzaju efektów biologicznych i innych, które mogą wynikać z jednorazowego rozładowania broni palnej.

Równanie prędkości wylotowej

Jeśli znasz przyspieszenie pocisku, możesz określić prędkość wylotową na podstawie równania kinematyki

v ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2ax

gdzie przeciwko₀ = prędkość początkowa = 0, x = odległość przebyta wewnątrz lufy działa, i przeciwko = prędkość wylotowa.

Jeśli nie podano wartości przyspieszenia, ale zamiast tego znamy ciśnienie wystrzeliwania w lufie, wzór prędkości wylotowej można wyprowadzić z zależności między siłą netto fa (masa i przyspieszenie), powierzchnia ZAmasa m, nacisk P. (siła podzielona przez powierzchnię) i przyspieszenie za (siła podzielona przez masę).

Dlatego P. = fa/ZA, fa = mzai obszar ZA przekroju cylindra (który można założyć jako lufę pistoletu) wynosi π_r_² (r będący promieniem kufy), za można wyrazić w kategoriach tych innych ilości:

a = frac {Pπr ^ 2} {m.}

Alternatywnie możesz uzyskać przybliżoną ocenę prędkości pocisków, mierząc odległość od kufy do celu i dzieląc ją przez czas, w którym pocisk dotrze do celu, choć nastąpi pewna strata z powodu oporu powietrza. Najlepszym sposobem określenia prędkości wylotowej jest użycie chronografu.

Równania kinematyczne dla ruchu pocisku

Standard równania ruchu zarządzaj wszystkim, co się rusza, od kul po motyle. Tutaj konkretnie przedstawiamy formę, jaką te równania przyjmują w przypadku ruchu pocisku.

Wszystkie problemy związane z ruchem pocisku są problemami swobodnego spadania, ponieważ po podaniu początkowej prędkości pociskowi w danym momencie t = 0 problemu, jedyną siłą działającą na pocisk jest grawitacja. Więc bez względu na to, jak szybko wystrzeliwana jest kula, spada ona w kierunku Ziemi tak szybko, jak gdyby została po prostu zrzucona z ręki. Ta sprzeczna z intuicją właściwość ruchu wielokrotnie podnosi głowę w problemach z ruchem pocisku.

Należy zauważyć, że równania te są niezależne od masy i nie uwzględniają oporu powietrza, co jest powszechną kwalifikacją w prostych obliczeniach fizycznych. x i y są przemieszczeniami poziomymi i pionowymi w metrach (m), t to czas w sekundach za oznacza przyspieszenie wm / s², i sol = przyspieszenie ziemskie, 9,81 m / s².

begin {wyrównany} i x = x_0 + v_xt ; {(stały v)} & y = y_0 + frac {1} {2} (v_ {0y} + v_y) t & v_y = v_ {0y} -gt & y = y_0 + v_ {0y} t- frac {1} {2} gt ^ 2 & v_y ^ 2 = v_ {0y} ^ 2-2g (r-y_0) end {wyrównany}

Korzystając z tych równań, możesz określić ścieżkę wystrzelonego pocisku, a nawet skorygować zrzut z powodu grawitacji podczas celowania w odległy cel.

Wybrane prędkości wylotowe

Typowe pistolety mają prędkość wylotową w zakresie 1000 stóp / s, co oznacza, że ​​taka kula przeleciałaby milę w nieco ponad pięć sekund, gdyby w tym momencie nie uderzyła ani nie spadła na ziemię. Niektóre policyjne rodzaje broni palnej są przystosowane do rozładowywania pocisków z prędkością ponad 1500 stóp / s.

Kalkulator prędkości wylotowej

Zobacz Zasoby dla narzędzia online, które pozwala na wprowadzanie bardzo szczegółowych informacji na temat konkretnej broni palnej i pocisków w celu uzyskania oszacowania prędkości wylotowej i innych danych związanych z balistyką.