Баллистика — это область механики, изучающая запуск, поведение в полете и воздействие снарядов , особенно боеприпасов дальнего боя , таких как пули , неуправляемые бомбы , ракеты и т.п.; наука или искусство проектирования и ускорения снарядов для достижения желаемых характеристик.
Баллистическое тело — это свободно движущееся тело с импульсом , на которое могут действовать такие силы, как силы, оказываемые сжатыми газами из ствола орудия или метательного сопла , нормальная сила, возникающая при нарезах , а также сила тяжести и сопротивление воздуха во время полета.
Баллистическая ракета — это ракета , которая управляется только на относительно коротком начальном этапе полета с двигателем, а траектория в дальнейшем регулируется законами классической механики ; в отличие (например) от крылатой ракеты , которая в полете с двигателем управляется по аэродинамическому принципу, как самолет .
Самыми ранними известными баллистическими снарядами были камни и копья, [1] [2] и метательная палка .
Самые старые свидетельства о снарядах с каменными наконечниками, которые могли приводиться в движение луком, а могли и не приводиться в движение (ср. атлатль ), датируются ок. 64 000 лет назад были найдены в пещере Сибуду , ныне Южная Африка . [3] Самые старые свидетельства использования луков для стрельбы датируются примерно 10 000 лет назад; он основан на стрелах из соснового дерева, найденных в долине Аренсбург к северу от Гамбурга . На основании у них были неглубокие бороздки, указывающие на то, что ими стреляли из лука. [4] Самому старому луку, найденному на сегодняшний день, около 8000 лет, он был найден в болоте Холмегард в Дании.
Стрельба из лука, похоже, пришла в Америку вместе с арктической традицией использования небольших инструментов около 4500 лет назад.
Первые устройства, идентифицированные как оружие, появились в Китае около 1000 года нашей эры, а к 12 веку технология распространилась по остальной части Азии, а к 13 веку - в Европе. [5]
После тысячелетий эмпирического развития дисциплина баллистика была первоначально изучена и развита итальянским математиком Никколо Тартальей в 1531 году, [6] [7] , хотя он продолжал использовать сегменты прямолинейного движения, соглашения, установленные греческими философами Аристотелем и Альбертом . из Саксонии , но с тем новшеством, что он соединил прямые линии дугой окружности. Галилей установил принцип сложного движения в 1638 году [8] , используя этот принцип для вывода параболической формы баллистической траектории. [9] Баллистика была положена на прочную научную и математическую основу Исааком Ньютоном с публикацией « Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» в 1687 году. Это дало математические законы движения и гравитации, которые впервые позволили успешно предсказывать траектории. [ нужна цитата ]
Слово баллистика происходит от греческого βάλλειν ballein , что означает «бросить».
Снаряд — это любой объект, спроецированный в пространство (пустое или нет) под действием силы . Хотя любой объект, движущийся в пространстве (например, брошенный бейсбольный мяч ), является снарядом, этот термин чаще всего относится к оружию дальнего боя . [10] [11] Математические уравнения движения используются для анализа траектории снаряда . [ нужна цитата ]
Примеры снарядов включают шары , стрелы , пули , артиллерийские снаряды , бескрылые ракеты и т.д.
Метание – это запуск снаряда рукой. Хотя некоторые другие животные умеют бросать, люди являются необычайно хорошими метателями благодаря своей высокой ловкости и хорошей способности рассчитывать время, и считается, что это развитая черта. Свидетельства человеческого метания датируются 2 миллионами лет назад. [13] Скорость метания 90 миль в час, обнаруженная у многих спортсменов, намного превышает скорость, с которой шимпанзе могут бросать предметы, которая составляет около 20 миль в час. [13] Эта способность отражает способность мышц и сухожилий плеч человека сохранять эластичность до тех пор, пока она не понадобится для перемещения объекта. [13]
Праща — это метательное оружие, которое обычно используется для метания тупых снарядов, таких как камень, глина или свинцовая «праща-пуля».
У стропа есть небольшая подставка или мешочек посередине двух отрезков шнура. Камень для пращи помещается в мешочек. Средний или большой палец продевают в петлю на конце одного шнура, а язычок на конце другого шнура помещают между большим и указательным пальцами. Ремень поворачивается по дуге, и в определенный момент язычок отпускается. Это освобождает снаряд для полета к цели.
Лук — это гибкий кусок материала, который стреляет аэродинамическими снарядами, называемыми стрелами . Стрела, возможно, является первым смертоносным снарядом, когда-либо описанным при обсуждении баллистики. Веревка соединяет два конца, и когда веревка натягивается назад, концы палки сгибаются. Когда тетива отпускается, потенциальная энергия согнутой палки преобразуется в скорость стрелы. [14] Стрельба из лука – это искусство или вид спорта стрельбы из лука. [15]
Катапульта — это устройство, используемое для запуска снаряда на большое расстояние без помощи взрывных устройств, в частности различных типов древних и средневековых осадных машин . [16] Катапульта использовалась с древних времен, поскольку было доказано, что она является одним из наиболее эффективных механизмов во время войны. Слово «катапульта» происходит от латинского catapulta , которое, в свою очередь, происходит от греческого καταπέλτης ( katapeltēs ), которое само по себе происходит от κατά ( kata ), «против» [17] и πάλλω ( pallō ), «подбрасывать, швырять». [18] [19] Катапульты были изобретены древними греками . [20] [21]
Пистолет обычно представляет собой трубчатое оружие или другое устройство, предназначенное для стрельбы снарядами или другим материалом. [22] Снаряд может быть твердым, жидким, газообразным или энергетическим и может быть свободным, как в случае с пулями и артиллерийскими снарядами, или пленным, как в случае с электрошоковыми зондами и китобойными гарпунами . Средства метания различаются в зависимости от конструкции, но обычно они производятся под действием давления газа, либо создаваемого в результате быстрого сгорания пороха, либо сжимаемого и накапливаемого механическими средствами, воздействующими на снаряд внутри трубки с открытым концом наподобие поршень. Запертый газ ускоряет подвижный снаряд по длине трубки, придавая достаточную скорость, чтобы поддерживать движение снаряда, как только действие газа прекращается на конце трубки или дульном срезе. В качестве альтернативы можно использовать ускорение за счет генерации электромагнитного поля, и в этом случае можно отказаться от трубки и заменить направляющую.
Инженера -оружейника или оружейника , применяющего научные принципы баллистики при разработке патронов , часто называют баллистиком .
.jpg/1280px-Iridium-1_Launch_(32312419215).jpg)
Ракета — это ракета , космический корабль , самолет или другое транспортное средство , которое получает тягу от ракетного двигателя . Выхлопы ракетного двигателя полностью образуются из топлива , находящегося в ракете перед использованием. [23] Ракетные двигатели работают за счет действия и противодействия . Ракетные двигатели толкают ракеты вперед, просто очень быстро выбрасывая выхлопные газы назад.
Хотя ракеты сравнительно неэффективны при использовании на низких скоростях, они относительно легкие и мощные, способны создавать большие ускорения и достигать чрезвычайно высоких скоростей с разумной эффективностью. Ракеты не зависят от атмосферы и очень хорошо работают в космосе.
Ракеты для военных и развлекательных целей появились как минимум в Китае в 13 веке . [24] Значительного научного, межпланетного и промышленного использования не происходило до 20-го века, когда ракетная техника стала технологией, обеспечивающей космическую эпоху , включая высадку на Луну . Ракеты сегодня используются для фейерверков , вооружения , катапультных кресел , ракет-носителей для искусственных спутников , полетов человека в космос и исследования космоса .
Химические ракеты являются наиболее распространенным типом высокоэффективных ракет, и их выхлопные газы обычно образуются в результате сгорания ракетного топлива . Химические ракеты хранят большое количество энергии в легко высвобождаемой форме и могут быть очень опасными. Однако тщательное проектирование, тестирование, изготовление и использование сводят риски к минимуму.
Баллистика часто разбивается на следующие четыре категории: [25]
Внутренняя баллистика (также внутренняя баллистика), раздел баллистики, изучает движение снаряда .
В орудиях внутренняя баллистика охватывает время от воспламенения пороха до выхода снаряда из ствола орудия . [26] Исследование внутренней баллистики важно для конструкторов и пользователей огнестрельного оружия всех типов, от малокалиберных винтовок и пистолетов , до высокотехнологичной артиллерии .
Для ракетных снарядов внутренняя баллистика охватывает период, в течение которого ракетный двигатель обеспечивает тягу. [27]
Переходная баллистика, также известная как промежуточная баллистика, [28] представляет собой изучение поведения снаряда с момента выхода из дульного среза до момента выравнивания давления за снарядом, [29] поэтому она находится между внутренней баллистикой и внешней баллистикой .
Внешняя баллистика — раздел науки о баллистике, изучающий поведение безмоторного снаряда в полете.
Внешняя баллистика часто связана с огнестрельным оружием и имеет дело с фазой свободного полета пули после выхода из ствола оружия и до того, как она достигнет цели, поэтому она находится между переходной баллистикой и конечной баллистикой .
Однако внешняя баллистика также занимается свободным полетом ракет и других снарядов, таких как шары, стрелы и т. Д.
Терминальная баллистика — это изучение поведения и воздействия снаряда при попадании в цель. [30]
Терминальная баллистика актуальна как для снарядов малого калибра, так и для снарядов крупного калибра (стреляемых из артиллерии ). Исследование ударов на чрезвычайно высоких скоростях все еще является новинкой и пока в основном применяется при проектировании космических аппаратов .
Судебная баллистика включает в себя анализ пуль и их последствий для определения информации, полезной для суда или другой части правовой системы. Отдельно от баллистической информации, экспертиза следов огнестрельного оружия и инструментов (« баллистическая дактилоскопия ») включает в себя анализ следов огнестрельного оружия, боеприпасов и инструментов, чтобы установить, использовалось ли определенное огнестрельное оружие или инструмент при совершении преступления.
Астродинамика — применение баллистики и небесной механики к практическим задачам движения ракет и других космических аппаратов . Движение этих объектов обычно рассчитывается на основе законов движения Ньютона и закона всемирного тяготения Ньютона . Это основная дисциплина проектирования и управления космическими полетами.
