قوانين حركة المقذوفات وانواعها

الكاتب: المدير -
قوانين حركة المقذوفات وانواعها
"محتويات
القوة التي تعطي شكل مسار المقذوف المنحني
ما هي المقذوفات
أنواع المقذوفات 
المقذوفات الداخلية 
المقذوفات الخارجية
المقذوفات الطرفية 
المقذوفات المقارنة
المقذوفات من المسار
حركة المقذوفات
العوامل التي تؤثر على حركة المقذوفات
الجاذبية
مقاومة الهواء
الدوران
زاوية الإسقاط 
ارتفاع الإطلاق
سرعة الإطلاق (السرعة الابتدائية)
قوانين حركة المقذوفات
قانون حساب المسافة
قانون حساب السرعة
قانون التسارع
قانون حساب الزمن الكلي للرحلة 
قانون المدى 
قانون حساب أقصى ارتفاع 
القوة التي تعطي شكل مسار المقذوف المنحني

عندما يُلقى جسيم بشكل غير مباشر بالقرب من سطح الأرض ، فإنه يتحرك على طول مسار منحني تحت تسارع ثابت موجه نحو مركز الأرض ، ويسمى مسار هذا الجسيم بالقذيفة وتسمى الحركة بحركة المقذوفات ، فيما يلي سوف نتناول أهم قوانين حركة المقذوفات وانواعها.

ما هي المقذوفات

المقذوف هو الجسم الذي يلقى في الفضاء إما أفقيا أو بزاوية حادة تحت تأثير الجاذبية بالقذيفة ، ويسمى المسار الذي يتبعة المقذوف بالمسار.

وعلم المقذوفات هو فرع من الميكانيكا التطبيقية التي تدرس حركة وخصائص سلوك المقذوفات والظواهر المصاحبة لها ، والشيء الرئيسي في دراسة المقذوفات هو التحليل الفيزيائي والكيميائي للقذائف والأسلحة النارية وتطورها وقت إطلاق النار ، وكذلك المواد ودرجات الحرارة والقوى والدوران وسلوك المقذوفات.

أنواع المقذوفات 

ويمكن معرفة أهميّة المقذوفات في حياتنا من خلال التعرف على أهمية كل نوع من أنواع المقذوفات في النقاط التالية :

المقذوفات الداخلية 

هي فرع العلم الذي يتعامل مع القذيفة وهي لا تزال في البندقية ، حيث يدرس الطريقة التي يتم بها إطلاق الطاقة الموجودة في المادة الدافعة وتحويلها إلى طاقة حركية تؤدي إلى طرد القذيفة ، وهذا يعني أنه عندما تتلامس إبرة الإيقاع مع مؤخرة الخرطوشة ، يتم تنشيط الخاطف ويولد الاحتراق.  

المقذوفات الخارجية

هي فرع العلم الذي يتعامل مع القذيفة بعد أن تزيل الفوهة وطوال فترة طيرانها ، وهي مسؤولة عن دراسة المسار الذي تتبعه المقذوفات بعد ترك فوهة السلاح حتى تصطدم بمادة أخرى ، ومن الضروري استخدام عدة عوامل لدراستها ، مثل قوة الجاذبية الأرضية ، ومقاومة الهواء ، ودوران المقذوف داخل السلاح.

المقذوفات الطرفية 

الفرع الذي يتعامل مع التأثير والقوة الممنوحة على الهدف ، وهو مسؤول عن فعل ونتائج المقذوفات أثناء وبعد اصطدامها بجسم أو شيء ، ويتم استخدام هذا النوع بشكل أقل ، لأن البعض لا يمتلكون الأدوات اللازمة لدراسة هذا النوع من المقذوفات.

المقذوفات المقارنة

يتم إجراؤها داخل معمل لمعرفة الحالة المادية للقذائف ، مستندة في دراستها إلى البحث والكشف والمقارنة لكل من الخصائص التي خلفها السلاح الناري في القذيفة والقذيفة .

المقذوفات من المسار

وهي مسؤولة عن إعادة البناء الرسومي لمسار المقذوفة التي اصطدمت بالجسم ، وموقع الضحية والجاني ، والزاوية التي أطلق عليها السلاح ، وكذلك إعادة البناء الكلي لمسرح الجريمة.

حركة المقذوفات

حركة المقذوفات تكون عندما يتحرك جسم في مسار مكافئ ثنائي الأطراف ، وتحدث حركة المقذوفات فقط عندما تكون هناك قوة واحدة مطبقة في البداية ، وبعد ذلك يكون التأثير الوحيد على المسار هو تأثير الجاذبية.

العوامل التي تؤثر على حركة المقذوفات

هناك قوى تؤثر على القذيفة مثل قوة الجاذبية ومقاومة الهواء ، وتختلف مقاومة الهواء لجسم ما اختلافا كبيرا  حيث تعتمد على شكل الجسم والظروف الجوية التي يتم فيها إطلاق الجسم ، فيما يلي نوضح العلاقة بين ارتفاع الإسقاط وحركة المقذوفات :

الجاذبية

تؤثر الجاذبية على الجسم أو الشيء لتمنحه كتلة ، وكلما زاد وزن الجسم ، زاد تأثير الجاذبية عليه ، وسوف تؤثر الجاذبية على القذيفة كما أنها سوف تقلل من الارتفاع الذي يمكن للقذيفة الحصول عليه.

مقاومة الهواء

عندما تتحرك قذيفة في الهواء ، فإنها تتباطأ بفعل مقاومة الهواء وتقلل مقاومة الهواء المكون الأفقي للقذيفة ، ولذلك يكون تأثير مقاومة الهواء صغير جدا ، ولكن إذا كنت ترغب في زيادة المكون الأفقي للقذيفة ، فإن ذلك يرتبط بمقدار مقاومة الهواء الذي يعمل على كتلة المقذوف ، وسطح الجسم ، ونسبة الحجم.

الدوران

سيؤثر مقدار واتجاه الدوران الذي يعمل على قذيفة ، بشكل مباشر على المسافة أثناء السفر.

زاوية الإسقاط 

الجسم المسقط بزوايا مختلفة يغطي مسافات مختلفة ، فعندما يتم إسقاطه أو تحريره بزاوية 30 ، فإنه يجعله في مسارا مکافئا ، ويغطي مسافة أقل عندما يسقط على 60 ، وعندما يتم إطلاقه بزاوية 45 ، يصنع مسارا مكافئا ويغطي أقصى مسافة ، لذا فإن المسافة التي يغطيها الصراخ ، المطرقة ، الرمح ، القرص وما إلى ذلك تعتمد على الجسم.

ارتفاع الإطلاق

كلما ارتفع مستوى الإطلاق ، زادت المسافة المقطوعة أثناء الطيران ، وذلك بسبب إطلاق القذيفة لأعلى ، كلما طالت مدة بقاءه في الهواء ، ويعمل المكون الأفقي على المقذوف فترة أطول.

سرعة الإطلاق (السرعة الابتدائية)

ترتبط السرعة ارتباطا مباشرا بالمسافة المقطوعة في الرحلة ، وتعتمد سرعة الإطلاق على السرعة الرأسية الأولية وهي السرعة الأفقية الأولية.

وسوف يؤدي وجود سرعة أفقية أعلى إلى زيادة طول الرحلة وبالتالي المسافة المقطوعة ، ستكون هذه ميزة في الألعاب الرياضية التي تتطلب بشكل أساسي مسافات جيدة في الوثب الطويل والقفز في السماء.

قوانين حركة المقذوفات
قانون حساب المسافة

يمكن التعبير عن المسافة الأفقية المقطوعة على أنها:

x = Vx * t، أي t هو الوقت.

يتم وصف المسافة الرأسية من الأرض بواسطة الصيغة y = h + Vy * t – g * t² / 2، حيث g هي تسارع الجاذبية.

قانون حساب السرعة

السرعة الأفقية تساوي Vx.

يمكن التعبير عن السرعة العمودية كـ Vy – g * t.

قانون التسارع

التسارع الأفقي يساوي 0.

التسارع العمودي يساوي -g (لأن الجاذبية تؤثر فقط على القذيفة).

قانون حساب الزمن الكلي للرحلة 

تنتهي الرحلة عندما تضرب القذيفة الأرض ، ويمكننا ان نقول ان ما يحدث يكون عندما تكون المسافة العمودية من الأرض تساوي 0.

وفي الحالة التي يكون فيها ارتفاع الأولي هو 0، الصيغة يمكن كتابة على النحو التالي: Vy * t – g * t² / 2 = 0. ثم ، من تلك المعادلة ، نجد أن وقت الرحلة هو:

t = 2 * Vy / g =2 * V * sin(?) / g.

ومع ذلك، إذا تم رمي الكائن من ارتفاع أعلى ، تختلف الصيغة ونحصل على معادلة من الدرجة الثانية إلى حل: h + Vy * t – g * t² / 2 = 0. بعد حل هذه المعادلة ، نحصل على:

t = [V * sin(?) + ?((V * sin(?))² + 2 * g * h)] / g

قانون المدى 

نطاق المقذوف هو إجمالي المسافة الأفقية المقطوعة خلال زمن الرحلة ، فإذا أطلقنا الكائن من الأرض (الارتفاع المبدئي = 0) ، فيمكننا كتابة الصيغة على هذا النحو:

R = Vx * t = Vx * 2 * Vy / g ، ويمكن أيضًا تحويلها إلى الشكل:

R = V² * sin(2?) / g

وتختلف الصيغة بالنسبة للارتفاع المبدئي الذي يختلف عن 0 ، حيث نحتاج بعد ذلك إلى استبدال الصيغة الطويلة من الخطوة السابقة على النحو التالي t:

R = Vx * t = V * cos(?) * [V * sin(?) + ?(V * sin(?))² + 2 * g * h)] / g

قانون حساب أقصى ارتفاع 

عندما يصل المقذوف إلى أقصى ارتفاع ، يتوقف عن التحرك ويبدأ في السقوط ، وهذا يعني أن مكون سرعته العمودية يتغير من موجب إلى سالب – ، وإنه يساوي 0 للحظة وجيزة في كل مرة (Vy=0).

إذا Vy – g * t(Vy=0) = 0، يمكننا إعادة صياغة هذه المعادلة إلى t(Vy=0) = Vy / g.

نجد المسافة العمودية من الأرض في ذلك الوقت: hmax = Vy * t(vy=0) – g * (t(Vy=0))² / 2 = Vy² / (2 * g) = V² * sin(?)² / (2 * g)

وفي حالة إطلاق قذيفة أعلى من نقطة الارتفاع الأولي h، نحتاج ببساطة إلى إضافة هذه القيمة إلى الصيغة النهائية: hmax = h + V² * sin(?)² / (2 * g.

المراجع"
شارك المقالة:
2 مشاهدة
هل أعجبك المقال
0
0

مواضيع ذات محتوي مطابق

التصنيفات تصفح المواضيع دليل شركات العالم
youtubbe twitter linkden facebook