Sadržaj
Vlasnici pištolja često su zainteresirani za brzinu okretanja, ali nisu jedini. Postoje mnoge druge situacije u kojima se mora znati korisna količina. Na primjer, košarkaš koji pravi skakač možda će htjeti znati svoju brzinu unatrag nakon što je pustio loptu kako bi se izbjegao pad u drugog igrača, a kapetan fregate možda želi znati učinak koji puštanje čamca za spašavanje ima na brodovi naprijed gibanje. U prostoru gdje su sile trenja odsutne, brzina odstupanja je kritična količina. Da biste pronašli brzinu povratka, primjenjujete zakon očuvanja zamaha. Ovaj je zakon izveden iz Newtonovih zakona kretanja.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Zakon očuvanja momenta, izveden iz Newtonovih zakona kretanja, pruža jednostavnu jednadžbu za izračunavanje brzine odstupanja. Temelji se na masi i brzini izbačenog tijela i masi tijela koje se povlači.
Zakon očuvanja zamaha
Newtonski treći zakon kaže da svaka primijenjena sila ima jednaku i suprotnu reakciju. Primjer koji se često navodi kada se objašnjava ovaj zakon je slučaj da je automobil prebrzo udario u zid od opeke. Automobil djeluje na zid, a zid vrši povratnu silu na automobil koji ga ruši. Matematički, napadna sila (Fja) jednaka je recipročnoj sili (FR) i djeluje u suprotnom smjeru: Fja = - FR.
Newtonov drugi zakon definira silu kao masovno ubrzanje vremena. Ubrzanje je promjena brzine (∆v ÷ ∆t), pa se sila može izraziti F = m (∆v ÷ ∆t). To omogućuje prepisivanje Trećeg zakona kao mja(AVja ÷ ∆tja) = -mR(AVR ÷ ∆tR). U bilo kojoj interakciji, vrijeme za vrijeme primjene sile pada jednaka je vremenu tijekom kojeg se primjenjuje povratna sila, tako da tja = tR a vrijeme se može usporediti iz jednadžbe. To ostavlja:
mjaAVja = -mRAVR
To je poznato kao zakon očuvanja zamaha.
Izračunavanje brzine odstupanja
U tipičnoj situaciji odvajanja, oslobađanje tijela manje mase (tijelo 1) ima utjecaj na veće tijelo (tijelo 2). Ako oba tijela počnu odmarati, zakon očuvanja zamaha kaže da m1v1 = -m2v2, Brzina odstupanja obično je brzina tijela 2 nakon oslobađanja tijela 1. Ta je brzina
v2 = - (m)1 ÷ m2) v1.
Primjer
Prije rješavanja ovog problema, potrebno je izraziti sve količine u jednakim jedinicama. Jedno zrno je jednako 64,8 mg, pa metak ima masu (mB) od 9.720 mg, ili 9.72 grama. Puška, s druge strane, ima masu (mR) od 3.632 grama, jer u kilogramu ima 454 grama. Sada je lako izračunati brzinu naleta puške (vR) u stopama / sekundi:
vR = - (m)B ÷ mR) vB = - (9,72 g ÷ 3,632 g) • 2820 ft / s = -7,55 ft / s.
Znak minus označava činjenicu da je brzina povratka u suprotnom smjeru od brzine metka.
Utezi su izraženi u istim jedinicama, tako da nema potrebe za pretvaranjem. Brzinu fregate možete jednostavno napisati kao vF = (2 ÷ 2000) • 15 mph = 0.015 mph. Ova brzina je mala, ali nije zanemariva. Preko stopala u minuti, što je značajno ako je fregata blizu pristaništa.