Einer der Parameter dieser Flugbahn ist der Winkel, in dem das Projektil aus dem Lauf der Waffe entlassen wurde. Betrachten wir in diesem Fall einen Winkel von 45 °, der der Winkel der maximalen Reichweite des Projektils ist.
Um die Zeit zu bestimmen, nach der ein Projektil auf den Boden fällt, müssen Sie die Anfangsgeschwindigkeit des Projektils, die Gravitationsbeschleunigung und den Auslösungswinkel des Projektils kennen.
Wir definieren die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses als V0 und nehmen die Gravitationsbeschleunigung auf etwa 9,8 m / s2 an. Jetzt können wir die horizontalen und vertikalen Komponenten der Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses berechnen. Die horizontale Komponente ist V0*cos(45°) und die vertikale Komponente ist V0*sin(45°).
Bald fällt das Projektil
Zunächst bewegt sich ein Projektil, das aus dem Lauf der Waffe in einem Winkel von 45 Grad abgefeuert wird, auf einer parabolischen Flugbahn. Dabei kann man die Bewegung des Geschosses in zwei zueinander senkrechten Richtungen betrachten: horizontal und vertikal.
In horizontaler Richtung bleibt die Geschossgeschwindigkeit konstant und entspricht der Anfangsgeschwindigkeit multipliziert mit dem Kosinus des Winkels. Die vertikale Bewegung unterliegt den Gesetzen des freien Falls mit einer Beschleunigung des freien Falls von 9,8 m / s2.
Aus diesen beiden Gleichungen können Formeln abgeleitet werden, um die Fallzeit des Geschosses auf den Boden und die maximale Höhe des Aufstiegs zu bestimmen:
Fallzeit:
t = 2 * (v₀ * sin(α)) / g
wobei t die Fallzeit des Projektils ist, v₀ die Anfangsgeschwindigkeit ist, α der Drehwinkel ist und g die Beschleunigung des freien Falls ist.
Maximale Hubhöhe:
H = (v₀ * sin(α))² / (2 * g)
Anhand dieser Formeln können Sie bestimmen, nach welcher Zeit ein Projektil, das in einem Winkel von 45 Grad aus dem Lauf einer Waffe ausgestoßen wird, auf den Boden fällt oder eine maximale Höhe erreicht.
Beachten Sie, dass diese Formeln ungefähr gültig sind und den Luftwiderstand und andere Faktoren, die die Bewegung des Projektils beeinflussen können, nicht berücksichtigen.
Beginn der Projektilbewegung
Wenn das Projektil in einem Winkel von 45 Grad aus dem Lauf der Waffe abgefeuert wird, beginnt es sich entlang einer bestimmten Flugbahn zu bewegen. Dies ist der Moment, in dem die auf das Projektil angewendete Kraft die Reibungskraft und die Anziehungskraft überwindet.
Unmittelbar nach dem Schuss beginnt sich das Projektil gleichzeitig horizontal und vertikal zu bewegen. Die horizontale Geschwindigkeitskomponente ändert sich während des gesamten Geschossfluges nicht, es sei denn, Sie berücksichtigt die Auswirkungen äußerer Kräfte wie den aerodynamischen Widerstand. Die vertikale Komponente der Geschwindigkeit nimmt unter dem Einfluss der Schwerkraft allmählich ab.
Anfangs, als das Geschoss gerade den Lauf der Waffe verlassen hat, sind die horizontalen Geschwindigkeiten der Waffe und des Geschosses gleich beieinander. Die vertikale Geschossgeschwindigkeit ist Null, da sie gerade beginnt, sich nach oben zu bewegen. Aber die Schwerkraft beginnt auf das Projektil zu wirken und verursacht seinen Sturz.
Basierend auf dem Gesetz zur Erhaltung mechanischer Energie können Sie die Zeit berechnen, nach der ein Projektil auf den Boden fällt. Angesichts der Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses, seines Flugwinkels und seiner Gravitationsbeschleunigung kann die maximale Flughöhe und Flugzeit ermittelt werden.
Die Untersuchung des Beginns der Projektilbewegung hilft, die grundlegenden physikalischen Gesetze zu verstehen, die zur Lösung des Problems der Bestimmung des Zeitpunkts des Einfalls auf den Boden verwendet werden. Dies ist wichtig für die Entwicklung effektiver Waffen und die Vorhersage der Ergebnisse von Kampfhandlungen.
Geschossgeschwindigkeit in der Luft
Wenn das Geschoss in einem Winkel von 45 Grad aus dem Lauf des Geschosses freigesetzt wird, wird seine Geschwindigkeit in horizontaler Richtung maximal sein. Dies liegt daran, dass bei einem solchen Startwinkel die horizontale Komponente der Geschwindigkeit am größten ist und die vertikale Komponente Null ist.
Wenn Sie die Anfangsgeschwindigkeit eines Geschosses und seinen Startwinkel kennen, können Sie seine horizontalen und vertikalen Geschwindigkeitskomponenten berechnen. Die horizontale Geschwindigkeit bleibt während des gesamten Fluges des Geschosses konstant, da keine Luftwiderstandskräfte darauf wirken. Die vertikale Geschwindigkeit ändert sich dagegen unter dem Einfluss der Schwerkraft.
Letztendlich ändert sich die Geschossgeschwindigkeit in der Luft abhängig von der Flugzeit. Wenn sich das Projektil dem Boden nähert, nimmt seine vertikale Geschwindigkeit zu und die horizontale Geschwindigkeit bleibt konstant. Ein Geschoss mit Schwerkraft wird auf den Boden fallen und eine Reichweite überwinden, die der horizontalen Komponente seiner Anfangsgeschwindigkeit entspricht.
Daher spielt die Geschwindigkeit des Geschosses in der Luft eine wichtige Rolle in seiner Bewegung und der Zeit, zu der das Geschoss auf den Boden fällt. Die Berechnung und das Verständnis dieses Parameters ermöglichen es, die Flugbahn des Geschosses und seine maximale Reichweite zu schätzen.
Neigungswinkel des Waffenlaufs
Der Neigungswinkel des Laufs der Waffe spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Reichweite und Genauigkeit des Schusses. Nachdem das Projektil seine Anfangsgeschwindigkeit beim Schuss erhalten hat, beginnt es sich unter dem Einfluss der Schwerkraft und der horizontalen Komponente seiner Geschwindigkeit zu bewegen.
Wenn die Waffe in einem Winkel von 45 Grad zum Horizont aufgestellt ist, sind die horizontalen und vertikalen Geschwindigkeitskomponenten gleich. Diese Einstellung ermöglicht es dem Projektil, die maximale horizontale Entfernung zu fliegen.
Allerdings kann der Neigungswinkel des Laufs der Waffe abhängig von den Zielen des Schießens variieren. Wenn die Waffe in einem Winkel von weniger als 45 Grad installiert ist, hat das Geschoss eine kleinere horizontale Geschwindigkeitskomponente und somit wird die Reichweite verkürzt.
Wenn die Waffe in einem Winkel von mehr als 45 Grad installiert ist, hat das Geschoss eine große vertikale Geschwindigkeitskomponente. In diesem Fall wird auch die Reichweite reduziert, aber die Genauigkeit des Treffens des Ziels kann verbessert werden.
Im Allgemeinen sollte der optimale Neigungswinkel des Laufs der Waffe abhängig von der Schussaufgabe und den Eigenschaften der Waffe und des Geschosses ausgewählt werden.
Bestimmen der Flugzeit
Die Flugzeit eines Geschosses, das in einem Winkel von 45 Grad aus dem Lauf einer Waffe abgefeuert wird, bevor er auf den Boden fällt, kann anhand der Grundgesetze der Physik bestimmt werden.
Zuerst müssen Sie die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses in eine horizontale und vertikale Komponente zerlegen. Wenn das Projektil in einem Winkel von 45 Grad gestartet wird, wird die Geschwindigkeit gleichmäßig in zwei Komponenten aufgeteilt: horizontal und vertikal. Die horizontale Komponente bleibt während des gesamten Fluges konstant, während sich die vertikale Komponente durch die Schwerkraft ändert.
Anhand der Gleichung für Gleichgeschwindigkeitsbewegungen mit konstanter vertikaler Beschleunigung und einer Anfangsgeschwindigkeit, die der vertikalen Komponente der Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses entspricht, können Sie dann die Flugzeit bestimmen. Die Gleichung hat folgende Form:
t = (2 * V0 * sin(α)) / g
wo t - Flugzeit, V0 - Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses, α - Projektilstartwinkel, g - beschleunigung des freien Falls.
Daher genügt es, die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses und den Startwinkel des Geschosses zu kennen, um die Flugzeit zu finden.
Fallendes Projektil auf den Boden
Um die Fallzeit eines Projektils zu berechnen, können Sie physikalische Gesetze und mathematische Formeln verwenden. Bewegungsgleichungen ermöglichen es Ihnen, die maximale Flughöhe eines Geschosses und die Zeit zu bestimmen, die es benötigt, um den Boden zu erreichen.
Bei einem Projektil, das in einem Winkel von 45 ° abgefeuert wird, sind die horizontalen und vertikalen Komponenten seiner Geschwindigkeit gleich. Die vertikale Komponente der Bewegung wird durch die Gesetze des freien Falls bestimmt, nämlich die Schwerkraft. Die Gravitationsbeschleunigung beträgt ungefähr 9.8 m / s2.
Unter Berücksichtigung der Beschleunigung des freien Falls und der Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses ist es daher möglich, die Zeit seines Sturzes auf den Boden zu berechnen. Mit der Freifallgleichung:
wobei t die Fallzeit des Projektils auf den Boden ist, h die maximale Flughöhe ist, g die Beschleunigung des freien Falls ist.
Bei einem Winkel von 45 ° wird die maximale Flughöhe für die Hälfte der Flugzeit erreicht. Somit kann die Flugzeit für den Fall des Geschosses als berechnet werden:
wo tpad - die Zeit, in der das Projektil auf den Boden fällt, tBoden - Projektilflugzeit, h ist die maximale Flughöhe, g ist die Beschleunigung des freien Falls.
Durch die Berechnung der Fallzeit können Sie das Intervall bestimmen, nach dem ein Projektil, das in einem Winkel von 45 ° aus dem Lauf der Waffe ausgestoßen wird, auf den Boden fällt.
| Rohdaten | Bedeutung |
|---|---|
| Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses | Wird im Berechnungsprozess ausgewählt |
| Die Masse des Geschosses | Wird im Berechnungsprozess ausgewählt |
| Flughöhe des Geschosses | Wird im Berechnungsprozess ausgewählt |
| Projektilflugzeit | Es wird mit der Formel berechnet: $$ t_ = \frac $$ |
| Projektilfallzeit | Es wird mit der Formel berechnet: $$ t_ = \sqrt> $$ |
Daher ist es notwendig, eine Reihe von Berechnungen durchzuführen, um die Fallzeit eines Geschosses auf den Boden zu bestimmen, da die Anfangsgeschwindigkeit und das Gewicht des Geschosses, der aerodynamische Widerstand und die atmosphärischen Bedingungen berücksichtigt werden. Die Bestimmung der genauen Absturzzeit eines Geschosses ist wichtig für das Abfeuern einer Waffe und kann helfen, die Genauigkeit des Geschosses zu bestimmen, der auf ein Ziel trifft.
