Снаряд

Объект летит по воздуху

Снаряд, выпущенный из артиллерийского орудия

Снаряд — это объект, который приводится в движение под действием 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 военном деле и спорте (например, брошенный бейсбольный мяч , удар по футболу , выпущенная пуля , выпущенная стрела , камень, выпущенный из катапульты ). ^{[3] [4]}

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

Движущая сила

Снаряд и гильза для огромного артиллерийского орудия Schwerer Gustav времен Второй мировой войны . В большинстве метательного оружия в качестве движущей силы используется сжатие или расширение газов.

В духовых ружьях и пневматических винтовках используются сжатые газы, в то время как в большинстве других ружей и пушек используются расширяющиеся газы, выделяющиеся в результате внезапных химических реакций с порохами , такими как бездымный порох . Легкогазовые пушки используют комбинацию этих механизмов.

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

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

Взрыв, будь то с применением оружия или нет, приводит к тому, что обломки действуют как множественные высокоскоростные снаряды. Взрывное оружие или устройство также может быть спроектировано так, чтобы производить множество высокоскоростных снарядов за счет разрушения корпуса; это правильно называть фрагментами .

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 движущая сила. В этом случае движущей силой являются мышцы, которые воздействуют на мяч, заставляя его двигаться, и чем сильнее приложенная сила, тем больше движущая сила, которая означает, что снаряд (шар) полетит дальше. См. питчинг , боулинг .

Как оружие

Доставка снарядов

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

Кинетические снаряды

В эксперименте с наложением самонаведения использовался металлический вентилятор, который сворачивался во время запуска и расширялся во время полета. Металл имеет в пять раз большую разрушительную силу, чем взрывчатая боеголовка того же веса.

Оружие с кинетической энергией (также известное как кинетическое оружие, боеголовка с кинетической энергией, кинетическая боеголовка, кинетический снаряд, кинетическая боевая машина) — это метательное оружие , основанное исключительно на кинетической энергии снаряда для нанесения ущерба цели вместо использования каких-либо взрывчатых или зажигательных средств . / тепловая , химическая или радиологическая полезная нагрузка . Все кинетическое оружие работает, достигая высокой скорости полета — обычно сверхзвуковой или даже гиперскорости — и сталкивается со своими целями, преобразуя свою кинетическую энергию и относительный импульс в разрушительные ударные волны , тепло и кавитацию . В кинетическом оружии с полетом без двигателя начальная скорость или скорость запуска часто определяют эффективную дальность и потенциальный урон кинетического снаряда.

Кинетическое оружие является старейшим и наиболее распространенным оружием дальнего боя, используемым в истории человечества . Его снаряды варьируются от тупых снарядов, таких как камни и круглые дроби , заостренных ракет, таких как стрелы / болты , дротики и дротики , до современных конических высокоскоростных ударных снарядов, таких как пули , стрелы и пенетраторы . Типичное кинетическое оружие ускоряет свои снаряды механически (с помощью мышечной силы , механических устройств , упругой энергии или пневматики ) или химически (за счет сгорания пороха , как в огнестрельном оружии ), но новые технологии позволяют разрабатывать потенциальное оружие, использующее снаряды, запускаемые с помощью электромагнитного оружия, такие как рельсотроны , койлганы и массовые приводы . Существует также концептуальное оружие, которое ускоряется под действием силы тяжести , как в случае с кинетическим бомбардировочным оружием, предназначенным для ведения космической войны .

Термин «удар на поражение» или «кинетическое убийство» также используется в военной аэрокосмической сфере для описания оружия с кинетической энергией, ускоряемого ракетным двигателем . Он использовался в основном в области противоракетной обороны (ПРО) и противоспутникового оружия (ASAT), но некоторые современные зенитные ракеты также являются средствами кинетического поражения. Системы «попадание-то-уничтожение» являются частью более широкого класса кинетических снарядов, класса, который широко используется в противотанковой области.

Проводные снаряды

Некоторые снаряды после запуска остаются подключенными кабелем к пусковому оборудованию:

• для наведения: ракета с проводным наведением (дальность до 4000 метров или 13000 футов)
• нанести удар электрическим током, как в случае с электрошокером ( диапазон до 10,6 метров или 35 футов); одновременно выстреливаются два снаряда, каждый с тросом.
• для установления соединения с целью либо буксируя ее к пусковой установке, как в случае с китобойным гарпуном , либо подтягивая пусковую установку к цели, как это делает абордажный крюк .

Типичная скорость снаряда

Уравнения движения

Объект, проецируемый под углом к ​​горизонту, имеет как вертикальную, так и горизонтальную составляющие скорости. Вертикальная составляющая скорости по оси y задается как, а горизонтальная составляющая скорости равна . Существуют различные расчеты 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 ( ) и представляет собой время, необходимое снаряду для достижения максимальной высоты над плоскостью проекции. Математически это определяется как где = ускорение силы тяжести (около 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), охватываемое снарядом. Это дано как . ${\displaystyle H}$ ${\displaystyle H=U^{2}\sin ^{2}\theta /2g}$

4. Дальность ( ): Дальность снаряда — это горизонтальное расстояние, пройденное снарядом (по оси X). Математически, . Диапазон максимален при угле = 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 удара
• Кинетическая бомбардировка
• Снаряд (снаряд)
• Точка снаряда
• Использование снарядов животными
• Стрелка
• Дарт
• Ракета
• Ремень для боеприпасов
• Копье
• Торпедо
• Дальность полета снаряда
• Космический мусор
• Траектория снаряда

Примечания

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

Рекомендации

1. Пий, Океке; Мадука, Аньякоха (2001). Физика старших классов средней школы . Макмиллан, Лагос, Нигерия.
2. "Снаряд". merriam-webster.com . Проверено 13 апреля 2017 г.
3. "Снаряд". Бесплатный словарь . Проверено 19 мая 2010 г.
4. "Снаряд". Словарь.com . Проверено 19 мая 2010 г.
5. Пепин, Мэтт (26 августа 2010 г.). «Арольдис Чепмен разгоняется до 105 миль в час». Бостон.com . Архивировано из оригинала 31 августа 2010 года . Проверено 30 августа 2010 г.
6. «Факты и цифры». Европейская организация ядерных исследований . ЦЕРН . 2008. Архивировано из оригинала 02 июля 2018 г. Проверено 2 июля 2018 г.

• Хайди Кнехт (29 июня 2013 г.). Ракетная технология. 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