Как работают пушечные ядра

Содержание

• История пушек и пушечных ядер
• Уравнения Ньютона Движения
• Горизонтальный запуск
• Виртуальные пушечные ядра

Пушечные ядра могут быть делом прошлой человеческой войны, но нетрудно представить себе чувство страха при виде 40-фунтового металлического снаряда, направляющегося к вашему кораблю, неспособного в течение нескольких мучительных моментов сказать, найдет ли он смертельный след.

В дополнение к тому, что пушечные мячи являются предметом пиратских легенд и выдающейся особенностью в видеоиграх, в том числе в некоторых из самых ранних домашних игр 1980-х годов, они являются отличным уроком по физике базового движения снарядов.

Однако вместо золотых дублонов ваше «сокровище» придет в виде улучшенных навыков по раскрытию основных проблем с баллистикой.

История пушек и пушечных ядер

В наши дни вы не найдете пушек или пушечных ядер для продажи в местном магазине больших коробок, но было время, когда иметь хорошую пушку под рукой было важно для группы людей, обладающих или стремящихся обладать большим количеством ценных вещей. , Пушки были когда-то очень эффективными в сдерживании воров, или, наоборот, облегчая им возможность заниматься сомнительной торговлей.

Как и следовало ожидать, на самом деле не существует такой вещи, как «типичный» вес пушечного ядра. Чтобы получить общее представление, британские силы из старых пушечных ядер в дискретных массах от около 4 фунтов до около 42 фунтов. Поскольку они были сделаны из железа, типичная плотность была около 7860 кг / м.³, Это примерно в восемь раз плотнее, чем вода.

Уравнения Ньютона Движения

Гений 17-го века Исаак Ньютон сделал много вещей, включая изобретение многих методов современного исчисления. Но, возможно, его величайшим подвигом было получение математических уравнений, управляющих поведением объектов, подверженных влиянию гравитации и других сил.

Общее решение для горизонтального положения Иксскорость v и ускорение объекта во время T является:

х (т) = х₀+ v₀t + (1/2) при²

Это может быть объединено с другими уравнениями движения для получения связанных выражений.

Горизонтальный запуск

Обратите внимание, что когда вы стреляете пушечным ядром на расстояние под заданным углом, на него действует гравитация точно так же, как если бы вы просто уронили его с верхней части здания. То есть, если вы выстрелите из пушечного ядра с силой, достаточной для того, чтобы поднять его на 100 футов в воздух, оно упадет на землю так же быстро, если будет двигаться горизонтально при падении, так же, как и при падении.

Одним из важнейших величин является ассортиментили максимальное расстояние, на которое пушечное ядро ​​пройдет. Это функция начальной скорости v₀ и угол запуска θ:

R = / г

Виртуальные пушечные ядра

Игра с онлайн-игрой, запускающей пушечное ядро, сама по себе не сделает вас экспертом по физике или баллистике. Это, однако, даст вам возможность понять, как величина и направление изменений угла и скорости запуска могут повлиять на конечный путь снаряда, и как ранние воины также научились учитывать свои собственные ошибки в Ход их воинственных «экспериментов».

В разделе «Ресурсы» приведен пример простой игры с запуском снаряда, которая позволяет точно вводить параметры запуска и наблюдать за тем, что происходит, когда вы стреляете из другого пушечного ядра.