Slik beregner du styrken på et prosjektil

 

1.

Tilbakekall Newtons andre lov, den kraften er lik massetid akselerasjon, eller F = ma. Da er gravitasjonskraften på en projektil F = mg, hvor g er gravitasjonsaksellasjonskonstanten , som er ca 9,80 meter per sekund-kvadrat. Hvis m er i kilo, så er F i Newtons.

2.

Angi hastighetsvektoren som V. Da blir friksjonskraften på en projektil som -C1 V-C2 V mag (V), hvor mag (V) er størrelsen på vektoren V, dvs. hastigheten. (Husk at V er en vektor, med en retningskomponent, og derfor vil kvadrering V ville Det har ikke vært fornuftig. Hastighetsretningen må beholdes.) Her er C1 og C2 konstanter som kan bestemmes empirisk. For de fleste hastigheter dominerer den andre termen fordi den vokser geometrisk istedenfor lineært.

3.

Bestem den resulterende kraften eller kombinasjonen av de to kreftene i trinn 1 og 2 ved ved hjelp av vektortillsetning. Med andre ord, fest hodet til friksjonskraftens vektor på halen av gravitasjonskraftvektoren uten å endre enten vektors orientering. Deretter tegner en vektor fra hevet av friksjonsvektoren til gravitasjonsvektorens hode. Dette er den totale kraften som utøves på prosjektilet. Selvfølgelig, når prosjektilet er i fritt fall ved terminalhastighet, er friksjonsvektoren og gravitasjonsvektoren like og motsatt i retning, slik at vektortilsetningen produserer en resulterende vektor på null.

Tips og Advarsler

  • For objekter med lav luftmotstand, i motsetning til fallende fjær, er C2 lettere å bestemme enn C1. Hvis du kan bestemme objektets terminalhastighet, kan du finne C2. For relevante formler, se for eksempel Fowles '' Analytical Mechanics, 'vist i Referanser-delen.
  • Kraften på et prosjektil etter den første akselerasjonen inkluderer gravitasjonskraft og luftmotstand. Gravitasjonskraften peker loddrett nedover. Luftmotstanden peker motsatt til bevegelsesretningen. Ved fritt fall kan et prosjektil nå en maksimal hastighet, eller 'terminalhastighet', forbi som den vant 't akselerere fordi tyngdekraften og luftmotstandskræfterne balanserer seg. I et slikt tilfelle er netto kraft på prosjektilet null.