Sadržaj
Topovske kugle možda su stvar ljudske ratne prošlosti, ali nije teško zamisliti osjećaj straha kada vidite metalni projektil od 40 kilograma usmjeren prema vašem brodu, ne mogavši nekoliko mučnih trenutaka reći hoće li pronaći smrtonosni trag.
Osim što su stvari gusarske legende i istaknute značajke u video igrama, uključujući neke od najranijih kućnih igara iz 1980-ih, topovske kugle pružaju i izvanrednu lekciju iz fizike osnovnog kretanja projektila.
Umjesto zlatnih dvoboja, doduše, vaše će „blago“ doći u obliku poboljšanih vještina u otkrivanju osnovnih problema s balistikom.
Povijest topova i topova
Ovih dana nećete naći topove ili topove na prodaju u vašem lokalnom prodavaču velikih kutija, ali bilo je vremena kada je imati dobar top u ruci važno za grupu pojedinaca koji posjeduju ili se sagnuli u posjedovanju velikog broja vrijedne imovine , Topovi su nekad bili vrlo učinkoviti u odvraćanju od lopova ili alternativno, olakšavajući im spornu trgovinu.
Kao što možete očekivati, doista ne postoji takva "tipična" težina topa. Da bi dobili opću ideju, britanske su snage starih topova izrađivale u diskretnim masama u rasponu od oko 4 kilograma do oko 42 kilograma. Kako su izrađene od željeza, tipična gustoća bila je oko 7 860 kg / m3, To je oko osam puta gušće od vode.
Newtonove jednadžbe pokreta
Genijalac Isaac Newton iz 17. stoljeća učinio je mnogo toga, uključujući izumio mnoge metode modernog izračuna. Ali možda je njegov najveći podvig bio izvođenje matematičkih jednadžbi koje upravljaju ponašanjem objekata podvrgnutih utjecaju gravitacije i drugih sila.
Opće rješenje za vodoravni položaj x, brzina v i ubrzanje objekta u vremenu t je:
x (t) = x0+ v0t + (1/2) na2
To se može kombinirati s drugim jednadžbama gibanja kako bi se dobili povezani izrazi.
Horizontalni početak
Imajte na umu da kad ispalite topovsku kuglu u daljinu pod određenim kutom, ona podliježe utjecaju gravitacije na potpuno isti način kao što bi to bio slučaj da ste je bacili s vrha zgrade. Odnosno, ako ispalite topovsku kuglu dovoljno snage da je dignete 100 metara u zrak, ona će pasti na zemlju jednako brzo ako se kreće vodoravno, dok padne, kao i samo ako pada.
Jedna ključna količina je opsegili maksimalnu udaljenost koju će proći topovska kugla. To je funkcija početne brzine v0 i kut pokretanja θ:
R = / g
Igra virtualne Cannonballs
Ako se igrate s on-line igrama za lansiranje topa, samo po sebi neće vas učiniti stručnjakom za fiziku ili balistiku. To će vam, međutim, pružiti priliku da steknete osjećaj kako veličina i smjer promjena u kutu i brzini pokretanja mogu utjecati na krajnji put projektila i kako su rani ratnici također naučili obračunavati vlastite pogreške u tijek njihovih bellicose "eksperimenata".
Pogledajte Resursi na primjeru jednostavne igre za lansiranje projektila koja vam omogućuje da precizno unesete parametre lansiranja i promatrate što se događa kada ispalite još jedan topnički top.