Презентация, доклад по физике на тему Баллистическое движение

Она занимается, главным образом, исследованием движения пуль и снарядов, выпущенных из огнестрельного оружия, ракетных снарядов и баллистических ракет.

1820
К.Рунге и М.Кутт, 1900

под действием силы тяготения и силы аэродинамического сопротивления воздуха.


Без учёта сопротивления воздуха в центральном поле тяготения баллистическая траектория представляет собой кривую второго порядка. В зависимости от начальных скорости и направления, это будет дуга эллипса, один из фокусов которого совпадает с гравитационным центром Земли, или ветвь гиперболы; в частных случаях — окружность (первая космическая скорость), парабола (вторая космическая скорость), вертикальная прямая. Поскольку большая часть траектории баллистических ракет достаточно большой дальности (более 500 км) проходит в разреженных слоях атмосферы, где сопротивление воздуха практически отсутствует, их траектории на этом участке являются эллиптическими

оси канала ствола до выстрела, называется углом возвышения.
Однако правильнее говорить о зависимости горизонтальной дальности стрельбы, а следовательно, и формы траектории от угла бросания, который является алгебраической суммой угла возвышения и угла вылета.

Величина его для современного стрелкового оружия колеблется в пределах 30-35°, в зависимости от веса и формы пули.
Траектории, образуемые при углах бросания меньше угла наибольшей дальности (0-35°), называются настильными. Траектории, образуемые при углах бросания больше угла наибольшей дальности (35-90°), называются навесными.

на рисунке

Траектория и ее элементы: точка вылета - центр дульного среза ствола; она является началом траектории; горизонт оружия - горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета. На чертежах и рисунках, изображающих траекторию сбоку, горизонт имеет вид горизонтальной линии; линия возвышения - прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола наведенного оружия; линия бросания - прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола в момент выстрела. Касательная к траектории в точке вылета; плоскость стрельбы - вертикальная плоскость, проходящая через линию возвышения; угол возвышения - угол, составленный линией возвышения и горизонтом оружия; угол бросания - угол, составленный линией бросания и горизонтом оружия; угол вылета - угол, составленный линией возвышения и линией бросания; точка падения - точка пересечения траектории с горизонтом оружия; угол падения - угол, составленный касательной к траектории в точке падения и горизонтом оружия; горизонтальная дальность - расстояние от точки вылета до точки падения; вершина траектории - наивысшая точка траектории над горизонтом оружия. Вершина делит траекторию на две части - ветви траектории; восходящая ветвь траектории - часть траектории от точки вылета до вершины; нисходящая ветвь траектории - часть траектории от вершины до точки падения; высота траектории - расстояние от вершины траектории до горизонта оружия.

основном неизменными, многие стрелки вообще не задумываются, под каким углом возвышения или бросания нужно стрелять. В практике значительно удобнее оказалось угол бросания заменить другим, очень схожим с ним, - углом прицеливания

поперечной нагрузки

Сохраняя свои основные свойства и элементы, траектории пуль могут резко отличаться одна от другой по своей форме: быть длиннее и короче, иметь различную отлогость и кривизну. Эти многообразные изменения зависят от ряда факторов.
Влияние начальной скорости. Если под одним и тем же углом бросания выпустить с различными начальными скоростями две одинаковые пули, то траектория пули, обладающей большей начальной скоростью, окажется выше траектории пули, имевшей меньшую начальную скорость.





Пуле, летящей с меньшей начальной скоростью, потребуется больше времени, чтобы долететь до мишени, поэтому под действием силы тяжести она успеет и значительно больше опуститься вниз. Очевидно также, что с увеличением скорости увеличится и дальность ее лёта.

пуле такую форму, которая позволила бы ей как можно дольше сохранять скорость и устойчивость в полете.
Сгущение частиц воздуха перед головной частью пули и зона разреженного пространства позади нее являются основными факторами силы сопротивления воздуха. Головная волна, резко увеличивающая торможение пули, возникает при ее скорости, равной скорости звука или превышающей ее (свыше 340 м/сек).
Если скорость пули меньше скорости звука, то она летит у самого гребня звуковой волны, не испытывая чрезмерно большого сопротивления воздуха. Если же она больше скорости звука, пуля обгоняет все звуковые волны, образующиеся перед ее головной частью. В этом случае возникает головная баллистическая волна, которая значительно сильнее тормозит полет пули, отчего она быстро теряет скорость.
Если взглянуть на очертания головной волны и завихрения воздуха, которые возникают при движении различных по форме пуль ,то видно, что давление на головную часть пули тем меньше, чем острее ее форма. Зона разреженного пространства сзади пули тем меньше, чем больше скошена хвостовая ее часть; в этом случае сзади летящей пули будет также меньше завихрений.

обладает, следовательно, тем меньше влияет на ее полет сила сопротивления воздуха. Однако способность пули сохранять свою скорость зависит не просто от ее веса, а от отношения веса к площади, встречающей сопротивление воздуха. Отношение веса пули к площади ее наибольшего поперечного сечения называется поперечной нагрузкой.

Площадь поперечного сечения пуль: а - к 7,62-мм винтовке; б - к 6,5-мм винтовке; в - к 9-мм пистолету; г - к 5,6-мм винтовке для стрельбы по мишени "Бегущий олень"; д- к 5,6-мм винтовке бокового огня (длинный патрон)

Следовательно, при одинаковом калибре поперечная нагрузка больше у пули более длинной. Пуля с большей поперечной нагрузкой имеет и большую дальность полета, и более отлогую траекторию

влияют на точность стрельбы, поэтому стрелки обычно пренебрегают их действием. Так, при стрельбе на дистанцию 600 м сильный (10 м/сек) встречный или попутный ветер изменяет СТП по высоте всего лишь на 4 см.
Боковой же ветер значительно отклоняет пулю в сторону, причем даже при стрельбе на близкие расстояния.
Ветер характеризуется силой (скоростью) и направлением.
Сила ветра определяется его скоростью в метрах в секунду. В стрелковой практике различают ветер: слабый - 2 м/сек, умеренный - 4-5 м/сек и сильный - 8-10 м/сек.
Силу и направление ветра стрелки практически определяют по раазличным местным признакам: с помощью флага, по движению дыма, колебанию травы, кустов и деревьев и т.д.

7,62 мм

Пуля, летящая в более плотном воздухе, на своем пути встречает большое количество его частиц, поэтому и быстрее теряет начальную скорость. Следовательно, в холодную погоду, при низкой температуре дальность стрельбы уменьшается и СТП понижается .

Температура влияет и на процесс горения порохового заряда в стволе оружия. Как известно, с повышением температуры скорость горения порохового заряда увеличивается, так как уменьшается расход тепла, необходимый для нагревания и воспламенения пороховых зерен. Следовательно, чем ниже температура воздуха, тем медленнее идет процесс нарастания давления газов. В результате уменьшается и начальная скорость пули.
Установлено, что изменение температуры воздуха на 1° изменяет начальную скорость на 1 м/сек. Значительные температурные колебания между летом и зимой приводят к измениям начальной скорости в пределах 50-60 м/сек.
Учитывая это, для пристрелки оружия, составления соответствующих таблиц и т.д. принимают определенную "нормальную" температуру - +15°.

описывает свою траекторию, несколько отличающуюся от траекторий других пуль. Это явление называется естественным рассеиванием.
При значительном количестве выстрелов траектории в своей совокупности образуют сноп траекторий, который при встрече с мишенью дает ряд пробоин, более или менее удаленных друг от друга. Площадь, которую они занимают, называется площадью рассеивания

при свободном падении

v

+

=

0

gt

=

2

2

gt

h

v

+

=

2

0

2

gt

t

h

Модуль скорости в конце падения

=

2

gh

v

v

+

=

2

0

2

gh

Время свободного падения

=

2

g

h

t

0

v

v

v

ОХ тело
движется равномерно
(т.к. нет ускорения)
с постоянной скоростью,
равной
проекции начальной
скорости на ось ОХ

Т.о. при рассмотрении движения вдоль оси ОХ нужно пользоваться формулами, полученными для равномерного движения

l=vxt= v0cosa t

x= x0 + v0cosa t

l – дальность полета

v0x=v0cosa

v0x=v0cosa=const

начальной скорости на ось ОХ

v0х

v0

v=v0х

v0y

v0х

v0y

v

v

v0x=v0cosa

v=v0х

a

со скоростью, равной проекции начальной скорости на ось ОУ

h - максимальная высота

v0у=v0sina

Таким образом, применимы формулы, которые мы использовали ранее для равноускоренного движения по вертикали

gy= -g ,

v0у=v0sina

=v0sina - gt

vy= v0y+gyt

y=y0+v0yt+gyt2/2 = v0sinat- gt2/2

=v0sina - gt

вертикально вверх со скоростью, равной проекции начальной скорости
на ось ОУ

v0x=v0cosa

v=v0y

полета в 2 раза
больше времени
подъема тела на
максимальную высоту

t= 2tmax = 2v0sina/g

Дальность полета при одной и той же начальной скорости зависит от угла

l = x max= v02sin2a /g

v =

+ v0у2

v0x2

l = x max

= x max

l = x max= v02sin2a /g

a

v0x=v0cosa

Дальность полета максимальна, когда максимален sin2a.
Максимальное значение синуса равно единице при угле 2a=900,
откуда a = 450

Для углов, дополняющих друг друга до 900 дальность полета одинакова

,

Анализируем рисунок:

По горизонтали:

тело движется равномерно
с постоянной скоростью, равной проекции начальной скорости на ось ОХ

v0x= v0

l=vxt= v0cosa t

l=v0xt= v0 t

По вертикали:

Тело свободно падает с высоты h .

Именно поэтому, применимы формулы для свободного падения:

v =gt

h =gt2/2

y=y0-gt2/2

v0

g

h

l

v0y=0

v0x

у

х

вверх со скоростью, равной проекции начальной скорости
на ось ОУ

v0x=v0cosa

v=v0y=v0sina

gy= -g

v0у=v0sina

к горизонту и упал обратно на эту поверхность на расстоянии 5 м от точки бросания через 1,2 с. Найдите работу, затраченную при бросании.

друг от друга. Через сколько времени снаряд с начальной скоростью v достигнет цели? Сопротивлением воздуха пренебречь. Ускорение свободного падения принять g = 10 м/с2.

высоту h1=1655 м над Землёй (см. рисунок). Через 3 с снаряд упал на Землю и взорвался на расстоянии  l=1700м от места его обнаружения. Известно, что снаряды данного типа вылетают из ствола пушки со скоростью 800 м/с. На каком расстоянии от точки взрыва снаряда находилась пушка, если считать, что сопротивление воздуха пренебрежимо мало? Пушка и место взрыва находятся на одной горизонтали.

получаем:

 L=(v02sin2α)/g=(2(v0cosα)(vosinα))/g=(2vxv0y)/g=(2l корень(vo2-(l/t)2))/gt=64000м
 
 
Ответ: примерно 64 км.