Снаряд

Объект, перемещаемый по воздуху

Снаряд, выпущенный из артиллерийского орудия

Снаряд — это объект, который приводится в движение посредством приложения внешней силы , а затем свободно перемещается под действием силы тяжести и сопротивления воздуха . ^{[1] [2]} Хотя любые объекты, движущиеся в пространстве, являются снарядами, они обычно встречаются в военных действиях и спорте (например, брошенный бейсбольный мяч , удар по футбольному мячу , выпущенная пуля , стрела , камень, выпущенный из катапульты ). ^{[3] [4]}

В баллистике математические уравнения движения используются для анализа траекторий снарядов при запуске, полете и ударе .

Движущая сила

Снаряд и гильза для огромного артиллерийского орудия Второй мировой войны Schwerer Gustav . Большинство метательных орудий используют сжатие или расширение газов в качестве движущей силы.

Духовые ружья и пневматические винтовки используют сжатые газы, в то время как большинство других ружей и пушек используют расширяющиеся газы, высвобождаемые в результате внезапных химических реакций с использованием пороховых смесей, таких как бездымный порох . Легкогазовые ружья используют комбинацию этих механизмов.

Рельсотроны используют электромагнитные поля для обеспечения постоянного ускорения по всей длине устройства, что значительно увеличивает начальную скорость снаряда .

Некоторые снаряды обеспечивают движение во время полета с помощью ракетного двигателя или реактивного двигателя . В военной терминологии ракета неуправляема, а ракета управляема . Обратите внимание на два значения слова «ракета» (оружие и двигатель): МБР — это управляемая ракета с ракетным двигателем.

Взрыв, будь то с помощью оружия или нет, заставляет обломки действовать как множественные высокоскоростные снаряды. Взрывное оружие или устройство также может быть разработано для производства множества высокоскоростных снарядов путем разрыва его оболочки; их правильно называть осколками .

В спорте

В бейсболе зафиксирована скорость мяча 105 миль в час (169 км/ч) . ^[5]

При движении снаряда наиболее важной силой, приложенной к «снаряду», является толкающая сила, в данном случае толкающие силы — это мышцы, которые действуют на мяч, заставляя его двигаться, и чем сильнее приложенная сила, тем больше толкающая сила, а это значит, что снаряд (мяч) полетит дальше. См. питчинг , боулинг .

Как оружие

Доставка снарядов

Многие снаряды, например, снаряды , могут нести взрывной заряд или другое химическое или биологическое вещество. Помимо взрывчатой ​​нагрузки, снаряд может быть разработан для нанесения особого ущерба, например, пожара (см. также раннее тепловое оружие ) или отравления (см. также яд для стрел ).

Кинетические снаряды

В эксперименте Homing Overlay использовался металлический вентилятор, который сворачивался во время запуска и расширялся во время полета. Металл имел в пять раз большую разрушительную силу, чем взрывная боеголовка того же веса.

Кинетическое оружие (также известное как кинетическое оружие, боеголовка с кинетической энергией, кинетическая боеголовка, кинетический снаряд, кинетическое транспортное средство поражения) — это метательное оружие, основанное исключительно на кинетической энергии снаряда для нанесения урона цели, вместо использования какой-либо взрывчатой , зажигательной / термической , химической или радиологической полезной нагрузки . Все кинетическое оружие работает за счет достижения высокой скорости полета — как правило, сверхзвуковой или даже вплоть до гиперскорости — и сталкивается со своими целями, преобразуя свою кинетическую энергию и относительный импульс в разрушительные ударные волны , тепло и кавитацию . В кинетическом оружии с неработающим полетом начальная скорость или скорость запуска часто определяет эффективную дальность и потенциальный ущерб кинетического снаряда.

Кинетическое оружие является старейшим и наиболее распространенным оружием дальнего боя, используемым в истории человечества , причем снаряды варьируются от тупых снарядов, таких как камни и круглые ядра , заостренных снарядов, таких как стрелы , болты , дротики и копья , до современных конических высокоскоростных ударников, таких как пули , стрелы-стрелы и пенетраторы . Типичное кинетическое оружие ускоряет свои снаряды механически ( силой мышц , устройствами механического преимущества , упругой энергией или пневматикой ) или химически ( сгоранием топлива , как в огнестрельном оружии ), но более новые технологии позволяют разрабатывать потенциальное оружие, использующее электромагнитно запускаемые снаряды, такие как рельсотроны , койлганы и массовые драйверы . Существуют также концептуальные виды оружия, которые ускоряются под действием гравитации , как в случае кинетического бомбардировочного оружия, разработанного для космической войны .

Термин hit-to-kill или kinetic kill также используется в военной аэрокосмической области для описания кинетического энергетического оружия, разгоняемого ракетным двигателем . Он использовался в основном в области противоракетной обороны (ABM) и противоспутникового оружия (ASAT), но некоторые современные зенитные ракеты также являются кинетическими средствами поражения. Системы Hit-to-kill являются частью более широкого класса кинетических снарядов, класса, который широко используется в противотанковой области.

Проводные снаряды

Некоторые снаряды остаются соединенными кабелем с пусковым оборудованием после запуска:

• для наведения: управляемая по проводам ракета (дальность до 4000 метров или 13 000 футов)
• для поражения электрическим током, как в случае с электрошокером ( диапазон действия до 10,6 метров или 35 футов); одновременно выстреливаются два снаряда, каждый с помощью кабеля.
• для соединения с целью, либо для буксировки ее к пусковой установке, как в случае с китобойным гарпуном , либо для подтягивания пусковой установки к цели, как в случае с крюком-кошкой .

Типичные скорости снарядов

Уравнения движения

Объект, спроецированный под углом к ​​горизонтали, имеет как вертикальную, так и горизонтальную составляющие скорости. Вертикальная составляющая скорости по оси y задается как , а горизонтальная составляющая скорости — . Существуют различные расчеты для снарядов под определенным углом : ${\displaystyle V_{y}=U\sin \theta }$ ${\displaystyle V_{x}=U\cos \theta }$ ${\displaystyle \theta }$

1. Время достижения максимальной высоты. Оно обозначается как ( ), что является временем, необходимым для достижения снарядом максимальной высоты от плоскости проекции. Математически это задается как , где = ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²), = начальная скорость (м/с) и = угол, образуемый снарядом с горизонтальной осью. ${\displaystyle t}$ ${\displaystyle t=U\sin \theta /g}$ ${\displaystyle g}$ ${\displaystyle U}$ ${\displaystyle \theta }$

2. Время полета ( ): это общее время, необходимое снаряду для падения обратно в ту же плоскость, из которой он был выпущен. Математически это задается как . ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle T=2U\sin \theta /g}$

3. Максимальная высота ( ): это максимальная высота, достигнутая снарядом ИЛИ максимальное смещение по вертикальной оси (ось Y), покрываемое снарядом. Она задается как . ${\displaystyle H}$ ${\displaystyle H=U^{2}\sin ^{2}\theta /2g}$

4. Дальность ( ): Дальность полета снаряда — это горизонтальное расстояние, пройденное снарядом (по оси x). Математически дальность полета максимальна, когда угол = 45°, т.е. . ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle R=U^{2}\sin 2\theta /g}$ ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle \sin 2\theta =1}$

Смотрите также

• Атлатль
• Баллистика
• Порох
• Пуля
• Глубина воздействия
• Кинетическая бомбардировка
• Снаряд (ракета)
• Точка снаряда
• Использование метательных снарядов животными
• Стрелка
• Дарт
• Ракета
• Боеприпасы для ремня
• Копье
• Торпедо
• Дальность полета снаряда
• Космический мусор
• Траектория полета снаряда

Примечания

1. Приблизительный эквивалент 99,9999991% c .
2. По отношению к массе покоя протона .

Ссылки

1. Пиус, Океке; Мадука, Аньякоха (2001). Физика в старшей средней школе . Макмиллан, Лагос, Нигерия.
2. "projectile". merriam-webster.com . Получено 13 апреля 2017 г. .
3. "снаряд". Бесплатный словарь . Получено 2010-05-19 .
4. "снаряд". Dictionary.com . Получено 2010-05-19 .
5. Пепин, Мэтт (2010-08-26). "Aroldis Chapman hits 105 mph". Boston.com . Архивировано из оригинала 31 августа 2010 года . Получено 2010-08-30 .
6. "Факты и цифры". Европейская организация ядерных исследований . ЦЕРН . 2008. Архивировано из оригинала 2018-07-02 . Получено 2018-07-02 .

• Хайди Кнехт (29 июня 2013 г.). Технология снарядов. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4899-1851-2.

Внешние ссылки

• Компьютерная модель физики с открытым исходным кодом
• Апплет движения снаряда
• Еще один апплет движения снаряда