Wetenschap
Geweerschrijvers zijn vaak geïnteresseerd in de terugslagsnelheid, maar ze zijn niet de enigen. Er zijn veel andere situaties waarin het een nuttige hoeveelheid is om te weten. Een basketbalspeler die een jumpshot maakt, wil bijvoorbeeld zijn of haar achterwaartse snelheid kennen nadat hij de bal heeft losgelaten om te voorkomen dat hij tegen een andere speler botst, en de kapitein van een fregat kan weten wat het effect is van het loslaten van een reddingsboot op de de voorwaartse beweging van het schip. In de ruimte, waar wrijvingskrachten ontbreken, is de terugslagsnelheid een kritieke hoeveelheid. Je past de wet van behoud van momentum toe om terugslagsnelheid te vinden. Deze wet is afgeleid van de bewegingswetten van Newton.
TL; DR (te lang; heeft niet gelezen)
De wet van behoud van momentum, afgeleid van Newton's bewegingswetten, biedt een eenvoudige vergelijking voor het berekenen van de terugslagsnelheid. Het is gebaseerd op de massa en snelheid van het uitgeworpen lichaam en de massa van het terugstromende lichaam.
Wet van behoud van momentum
Newtons derde wet stelt dat elke toegepaste kracht een gelijke en tegengestelde reactie heeft . Een voorbeeld dat vaak wordt aangehaald bij het uitleggen van deze wet, is dat een snel rijdende auto tegen een bakstenen muur botst. De auto oefent een kracht uit op de muur en de muur oefent een wederzijdse kracht uit op de auto die hem verplettert. Wiskundig is de invallende kracht (F I) gelijk aan de reciproke kracht (F R) en werkt in de tegenovergestelde richting: F I = - F R. Newton's De tweede wet definieert kracht als massale tijdversnelling. Versnelling is verandering in snelheid (Δv ÷ Δt), dus kracht kan worden uitgedrukt F = m (Δv ÷ Δt). Hierdoor kan de Derde Wet herschreven worden als m I (Δv I ÷ Δt I) = -m R (Δv R ÷ Δt R ). In elke interactie is de tijd gedurende welke de invallende kracht wordt toegepast gelijk aan de tijd gedurende welke de reciproke kracht wordt toegepast, dus t I = t R en de tijd kan uit de vergelijking worden weggenomen. Dit laat: m IΔv I = -m RΔv R | Dit staat bekend als de wet van behoud van momentum. Berekening van terugslagsnelheid In een typische terugstelsituatie heeft het vrijkomen van een lichaam met een kleinere massa (lichaam 1) invloed op een groter lichaam (lichaam 2). Als beide lichamen vanuit rust beginnen, stelt de wet van behoud van momentum dat m 1v 1 = -m 2v 2. De terugslagsnelheid is typisch de snelheid van lichaam 2 na het vrijkomen van lichaam 1. Deze snelheid is v 2 = - (m 1 ÷ m 2) v 1. Voorbeeld Alvorens dit probleem op te lossen, is het noodzakelijk om alle hoeveelheden in consistente eenheden uit te drukken. Eén korrel is gelijk aan 64,8 mg, dus de kogel heeft een massa (m B) van 9.720 mg of 9.72 gram. Het geweer, aan de andere kant, heeft een massa (m R) van 3.632 gram, omdat er 454 gram in een pond is. Het is nu eenvoudig om de terugslagsnelheid van het geweer te berekenen (v R) in feet /second: v R = - (m B ÷ m R) v B = - (9.72 g ÷ 3.632 g) • 2.820 ft /s = -7.55 ft /s. Het minteken geeft aan dat de terugloopsnelheid in de tegenovergestelde richting is van de snelheid van de bullet. Gewichten worden uitgedrukt in dezelfde eenheden, dus er is geen conversie nodig. Je kunt gewoon de snelheid van het fregat schrijven als v F = (2 ÷ 2000) • 15 mph = 0.015 mph. Deze snelheid is klein, maar het is niet te verwaarlozen. Het is meer dan 1 voet per minuut, wat belangrijk is als het fregat in de buurt van een dok ligt.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com