Indhold
Kanonkugler kan være en ting af menneskelig krigsførelse forbi, men det er ikke svært at forestille sig følelsen af frygt ved at se et 40-kilos metalprojektil, der er på vej mod dit skib, ikke i stand til at fortælle et par irriterende øjeblikke, om det vil finde et dødbringende mærke.
Ud over at være de ting af piratlegender og en fremtrædende funktion i videospil, herunder nogle af de tidligste hjemmekampe i 1980'erne, giver kanonkugler en fremragende lektion i fysikken i grundlæggende projektilbevægelse.
I stedet for guldtvillinge, vil dog din "skat" komme i form af forbedrede færdigheder til at afsløre grundlæggende ballistikproblemer.
Kanoner og kanonkugler
Du finder ikke kanoner eller kanonkugler til salg hos din lokale storboksforhandler i disse dage, men der var en tid, hvor det var vigtigt at have en god kanon til rådighed for en gruppe individer, der besidder eller bøjede sig over at besidde en masse værdifuld ejendom . Kanoner var engang meget effektive til at afskrække tyve, eller alternativt gøre det lettere for dem at påvise deres tvivlsomme handel.
Som du kunne forvente, er der virkelig ikke sådan noget som en "typisk" kanonboldvægt. For at få en generel idé lavede de britiske styrker af gamle kanonkugler i diskrete masser fra ca. 4 pund til ca. 42 pund. Da disse var lavet af jern, var en typisk densitet ca. 7.860 kg / m3. Det er omkring otte gange tættere end vand.
Newtons ligning af bevægelse
Det 17. århundrede geni Isaac Newton gjorde en masse ting, herunder opfinder mange af metoderne til moderne beregning. Men måske var hans største præstation afledningen af de matematiske ligninger, der styrer opførsel af genstande, der er udsat for påvirkning af tyngdekraften og andre kræfter.
Den generelle løsning for den vandrette position x, hastighed v og acceleration -en af et objekt på et tidspunkt t er:
x (t) = x0+ v0t + (1/2) kl2
Dette kan kombineres med andre bevægelsesligninger for at udlede beslægtede udtryk.
Den vandrette start
Bemærk, at når du skyder en kanonkugle i afstanden i en given vinkel, er den underlagt tyngdekraftpåvirkningen på nøjagtigt den samme måde, som det ville være, hvis du blot faldt den ned fra toppen af en bygning. Det vil sige, hvis du fyrer kanonkuglen med nok kraft til at få den 100 fod i luften, falder den lige så hurtigt på jorden, hvis den bevæger sig vandret, mens den falder, som den vil, hvis den kun falder.
En afgørende mængde er rækkevidde, eller den maksimale afstand, som kanonkuglen kører. Dette er en funktion af den indledende hastighed v0 og startvinkel θ:
R = / g
Virtuelt kanonkuglespil
At lege rundt med et online kanonbold-lanceringsspil vil ikke i sig selv gøre dig til fysik eller ballistikekspert. Dette vil dog give dig en chance for at få en fornemmelse af, hvordan størrelsen og retningen af ændringer i lanceringsvinklen og hastigheden kan påvirke et projektils ultimative bane, og hvordan de tidlige krigere også lærte at redegøre for deres egne fejl i i løbet af deres bellicose "eksperimenter."
Se Ressourcerne for et eksempel på et simpelt projektil-lanceringsspil, der giver dig mulighed for at indtaste lanceringsparametrene nøjagtigt og se, hvad der sker, når du fyrer en anden kanonboldsrange.