Zawartość
Właściciele broni często są zainteresowani prędkością odrzutu, ale nie są jedynymi. Istnieje wiele innych sytuacji, w których warto wiedzieć. Na przykład koszykarz wykonujący rzut z wyskoku może chcieć poznać swoją prędkość wsteczną po wypuszczeniu piłki, aby uniknąć wpadnięcia na innego gracza, a kapitan fregaty może chcieć wiedzieć, jaki wpływ ma uwolnienie szalupy ratunkowej na wysyła ruch do przodu. W przestrzeni kosmicznej, gdzie nie występują siły tarcia, prędkość odrzutu jest wielkością krytyczną. Stosujesz prawo zachowania pędu, aby znaleźć prędkość odrzutu. Prawo to wywodzi się z prawa ruchu Newtona.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Prawo zachowania pędu, oparte na prawach ruchu Newtona, zapewnia proste równanie do obliczania prędkości odrzutu. Opiera się na masie i prędkości wyrzucanego ciała oraz na masie ciała odrzutowego.
Prawo zachowania pędu
Trzecie prawo Newtona stwierdza, że każda zastosowana siła ma jednakową i przeciwną reakcję. Przykładem często cytowanym podczas wyjaśniania tego prawa jest pędzący samochód uderzający w ścianę z cegieł. Samochód wywiera siłę na ścianę, a ściana wywiera siłę wzajemną na samochód, który go miażdży. Matematycznie siła padająca (F.ja) równa się sile wzajemności (FR) i działa w przeciwnym kierunku: Fja = - FR.
Drugie prawo Newtona definiuje siłę jako przyspieszenie czasu masowego. Przyspieszenie to zmiana prędkości (∆v ÷ ∆t), więc siłę można wyrazić F = m (∆v ÷ ∆t). Umożliwia to przepisanie Trzeciej Prawa jako mja(∆vja ÷ ∆tja) = -mR(∆vR ÷ ∆tR). W każdej interakcji czas, w którym przykładana jest siła padająca, jest równy czasowi, w którym przykładana jest siła wzajemna, więc tja = tR czas można wyliczyć z równania. To pozostawia:
mja.Vja = -mR.VR
Jest to znane jako prawo zachowania pędu.
Obliczanie prędkości odrzutu
W typowej sytuacji odrzutu uwolnienie ciała o mniejszej masie (ciało 1) ma wpływ na ciało większe (ciało 2). Jeśli oba ciała zaczynają od spoczynku, prawo zachowania pędu stwierdza, że m1v1 = -m2v2. Prędkość odrzutu jest zazwyczaj prędkością ciała 2 po uwolnieniu ciała 1. Ta prędkość wynosi
v2 = - (m1 ÷ m2) v1.
Przykład
Przed rozwiązaniem tego problemu należy wyrazić wszystkie ilości w spójnych jednostkach. Jedno ziarno jest równe 64,8 mg, więc kula ma masę (mb) w wysokości 9720 mg lub 9,72 gramów. Z drugiej strony karabin ma masę (mR) w wysokości 3632 gramów, ponieważ na funt przypada 454 gramów. Teraz można łatwo obliczyć prędkość odrzutu karabinu (vR) w stopach / sekundę:
vR = - (mb ÷ mR) vb = - (9,72 g ÷ 3,632 g) • 2820 stóp / s = -7,55 stóp / s.
Znak minus oznacza, że prędkość odrzutu jest przeciwna do prędkości pocisku.
Wagi są wyrażane w tych samych jednostkach, więc nie ma potrzeby przeliczania. Możesz po prostu zapisać prędkość fregaty jako vfa = (2 ÷ 2000) • 15 mil na godzinę = 0,015 mil na godzinę. Ta prędkość jest niewielka, ale nie jest pomijalna. Jego ponad 1 stopa na minutę, co jest znaczące, jeśli fregata znajduje się w pobliżu doku.